Гумусовые кислоты - катализаторы процессов окисления пероксидом водорода Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

новой для регулирования адсороционных свойств поверхности переходных металлов по отношению

.одороду действием растворителя.

ЛИТЕРАТУРА

Фтлттчйв Д. В* и др. // Жури, фн% хим. 2005» Т.49. № 5.

С.861-866.

Филиппа» Д.В. и др. //Проблему термодинамики ад~ сорбции и поверхностных явлений. И'м-то Иван. пх\ хим*~техн. ун-та. Иваново,, 2005. С, 57-67.

Кафедри физической и коллоидной химии

3. Пирфнт Г., Рочестер К. Адсорбция из растворов на

поверхности твердых гад*. М; Мир. 1986, С,2040,

4, Удигин М.В. и др* // Журн» фих химии. 1985. Т59. А»

5, Улнтмн М.В. и др. // Жури, фих химии. 199?. Т.71, №

р г

6, Бургер 1С Сольватация, ионные реакции и кошшексо-обршошшне в ттлпык средах. М: Мир, 256с.

7. СокшшекиЙ Д.В. Гидрирование в растворах* Алма-Ата: ИшутА919„ 436с.

8. Сокаяьскнй Д*В«* Танм&а ПВ* // В сб.: Катаяитнче с кое гидрирование н окисление, Алма-Ата. 1971. С. 172 »180.

9. Лукин МЖ, В&рвте А.В^ Улнтии М.В. // Жури, фих хитин. 2003. Т. 77, С. 15<ХМ504.

10, Влаиатр Мк н лр* // В сб.: Ысхштгт катализа. Часть I . Новосибирск. 1984. С. 175 -182.

к

УДК 544.472.3:544.342 И.Ю. Батурина , С.В.Мякаров , К.А. Власова , Ю.А. Калинников

ГУМУСОВЫЕ КИСЛОТЫ - КАТАЛИЗАТОРЫ ПРОЦЕССОВ ОКИСЛЕНИЯ ПЕРОКСИДОМ

ВОДОРОДА

#

( Институт химии растворов РАН, г. Иваново, '"Ивановский государственный химико-технологический университет)

Изучено влияние натриевой соли торф иных гумусовых кислот пи редокс-прои ессы с участием кислотных то- и сштрахипоповых красителей в аэробных и анаэробных условиях, а также в присутствии пероксида водорода. Установлено, что гуматы являются эффективными ттамтаторами реакций окисления пероксидом водороде в щелочных средах,

Пероксид водорода является одним из важнейших окислителей в химии и химической технологии [1]. Значительный рост его потребления а последние годы обусловлен прежде всего экологическими соображениями [2], т.к. продуктами превращений этого соединения являются безопасные вещества - вода и кислород. Велика роль пероксида водорода и в жизнедеятельности организмов [3]. В -связи с вышеизложенным, процессы с участием Н202 и других пероксидов интенсивно изучаются уже в течение многих лет. Особое внимание уделяется поиску эффективных

настоящей работе изучено влияние широко распространенных природных соединений - гумусовых кислот на процесс окисления пероксидом во-

дорода кислотного оранжевого моноазокрасителя (в англоязычной литературе Orange II). Последний широко используется в исследованиях процессов окисления пероксидами [4] и является типичным загрязнителем окружающей среды, не подверженным биоразложению. Полученные данные сопоставлены с результатами исследований процессов каталитического восстановления кислотных ан-трахиноновых красителей диоксидом тиомочеви-ны в отсутствие и в присутствии кислорода и пероксида водорода.

В работе использовали 30 %-й водный раствор пероксида водорода (х.ч.)ч диоксид тио-мочевины фирмы Aldrich, FeSQ4 7НгО (х.ч.), пилен д нам интетраацетат натрия (трилон Б) марки ч.д.а., водный раствор гумусовых кислот (в виде

т

том

ВЫ!

их на

соли), выде

Красители очищали до постоянства коэффициента экстинкции согласно методике [6].

Скорость окисления красителя Кислотного оранжевого пероксидом водорода ([Н202}»[Кра-

) определяли по измене 111110 оптичеекои плотности в максимуме поглощения восстановленной формы красителя (Хт% = 490 им, е = л*моль'см*1), окисленная форма красителя димом диапазоне спектра не поглощает.

Кинетику восстановления двух ионоген-ных красителей, Кислотного ярко-синего антра-хинонового и Хромового зеленого ангграхиноно-вого, диоксидом тиомочевины (ДОТМ) в водном растворе изучали спектрофотометричееки по изменению оптической плотности в максимумах поглощения окисленных форм красителей (соответственно, — 612 нм, £ - 10870 л-моль'^см'1 и Апт ж 626 им, € = 15271 ¡ьыть1см1). Восстановленные формы красителей при указанных длинах воли практически не поглощают, ДОТМ была на три поряд: красителей* поэтому считали* что концентрация восстановителя в ходе эксперимента не нзменя-

Л с1СЬ«

Кинетику восстановления р-антрахмнои-моносульфокислоты диоксидом тиомочевины

([ДОТМ]>>[(3-антрахино»шоносульфокислоты])

изучали спектрофотометрическим методом по из-менению оптической плотности в максимуме поглощения восстановленной формы соединения (Ктх - 400 им), его окисленная форма в видимом диапазоне спектра не поглощает. Во всех кинетических экспериментах использовали епепрофо-

На рис Л представлены кинетические кривые окисления красителя Кислотного оранжевого пероксидом водорода. Не катан ити ч ее кая реакция имеет первый порядок по концентрации красителя и пероксида водорода. Следовательно, скорость некаталитичсскои реакции может быть описана

CJ

■да Ох - И202, Red ~ краситель, кп - константа

?1ысу

Ox|»[Red], уравнение (I) можно вписать в ви-

где ki кц [Ох] - константа скота

г "erf*

jet

Ш.

*

Время, мин

зяпчпых соединений на ки негику окисле-•того оранжевого пероксидом водоролз водном раешэре при 25°€. Концентрации ло(т ж) совместно с Тршмопоы В (433-О"4 модь/л); 4 - гуматм т< 1, Influence of various compoumh on the kinetic* of Acid тщ€ охМ&Пол by hydrogen peroxide in m

added compounds: 1 -

^Ьу\тсйгттше1тжс1Мс Н-ЗгИО"4 /1); 3 - FeSO/THUG (ЗЛО4 mol/l); 4 - Ишшн^ m 1

Г./'

3

г/Я

[O&eiher w

Рис,

кислот значительно

показывает, что

:х

'С'

концентрации гуматов возрастает линейно (рис

Рис 2, Е красителя

¿ентргшии гуматон на скорости окис сяотпого оранжевого \рн 2$й€. Копией-

Г, Л

V'm ?

t I Si, , л*.

L? ?nv

.oiiates on me t eroxkie in aqueous

cent ration...... 3,5-1С

Это noli Г J mi

таются практически пос

of Aei

I у lion <

mol/l.

25°C,. Dvc со;

ь вывод о том, что

В X

в противном случае на

ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИ

ы отклонения от линейности в коор- рода - супероксида [7] и, как установлено в на

;а водогода. Дейст ает, что величина пег

динатах скорость реакции - концентрация гума- стоящей работе» нероксида водород;

но.

мистические эксг

5 красителя, показали

леиия красителя, меняется лишь

что оптическая реакции с неполного окис-ш 4-5%. Таким

едя описывается следующим кинетическим

= к ГГЮГОх! [Red

Известно, что процессы окисления перок

у

'11 м I *

опытами установлено, что использованный в настоящей ра-

сухого препарата), содержание ионов металлов ничтожно мало. Для в каталитическом эффе) нами изучена кинетика

Кислотного оранжевого красителя перокеидом водорода в присутствии РеЗО^НШ и гуматов с той же концентрацией ионов железа, Рис Л показывает, что каталитический эффект при использовании гуматов выражен сильнее. Следовательно, катализ гу матам и нельзя объяснить только присутствием ионов железа, В пользу этого утверждения свидетельствует также наличие катали ти-ческого эффекта при одновременном введении гумата и эти л ен ди ам и нтетраацетата натрия (тритона Б), эффективно связывающего ионы железа. Очевидно, катализ гу матам и осуществляется также за счет их органической составляющей, присутствие которой необходимо для эффективной активации пероксмда*

В настоящей работе также установлено, что гуматы существенно влияют не только на окисление красителей, но и на их восстановление

и нероксида водорода, ю показано ранее [7], на кинетических кривых восстановления красителей в аэробных условиях наблюдаются два индукционных перио-исчезающих при проведении процесса в отсут-

[И И!

в ра'""*""

с

........ сульфоксилат-ионом, а

е с ион-радикалом 502":

Н2),СВ02 + 2 ОН' $0/" + (НН2)2СО + н,о ЭО/ + О, 80, + 02"

$0, + Оа -> ЭО, + Ог"

Второй индукционный период связан с наем в растворе восстановленных форм кисло-

но,

вого индукционного периода на кривых восстань ие л от ног о ярко-синего н штрах пионовых диоксидом

ы не зависит

1

же время величина второго ори увеличении [Н2О2]

возрастает тить, что

влияет на скорость

i этом отме-т нероксида водорода не восстановления красителей.

о *

?г

ф 5Г

35

Рпс, 3* Влияние добашж иерогссила водорода и гуматов и водные рзстиоры красителей Хроыотт зеленою амграхиио* шшш (а) и Кислотного ярко-синсго штрахтюнотт (б) на кинетику их установления диоксидом тиомочсвнны при

35 ф€* Концентрации реагентов: ие|кжсн;ш водорода: 1,2 - 0; 3,4- НСГ* momJsu 5 - 3*1 (Г1 мonUn: гу&штов; 1,3,5 - 0; 2,4

О*1 i / л -

Fig. 3. Influence of hydrogen peroxide and homaics ics of Acid Green 27 (a) mil Acid Blue 83 (b) ох ь urea dioxide at 35^€, Conccnirmkms of the reagents: Hydrogen peroxide: ! 2 - 0; J A - 1 -1 (F4 mo 1/1, 5 - 3-1 (T4 mo!/l; H ungues:

1.3,5 - 0; 2,4 - 0

Причина существования двух индукционных периодов (или двух "ступеней") восстановлен ния аитрахиноно&ых красителем диоксидом тио~ мочевины в сильнощелочной среде в аэробных условиях пока не ясна. Следует подчеркнуть, од-нако, что такой характер кинетическом кривом наблюдается только тогда, когда антрахнноновые красители склонны к образованию внутрнмолеку-

К* »п» А-

юднои связи (оба исследуемых кра-

34 ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2006 том 49 нып.9

сителя относятся к

типу;

других как отношение [гуматЭДНгОз] в этом случае cyi

эовывать внутримолекулярную водородную связь

Хромового красного ализаринового), кинетическая кривая имеет только один (первый) индукционный период. Введение гуматов в раствор Хромового зеленого и Кислотного ярко-синего антра-хиноновых красите леи приводит к исчезновению второго периода и увеличению первого (кривые 2 на риеЗ (а,б)). Если в раствор введены еще и добавки Н2Оз (кривые 4), первый индукционный период увеличивается более существенно. Следовательно , можно полагать, что в присутствии гуматов и Н2О2 наблюдается образование кислорода:

2 Ы2О2 ^ Ог + 2 НгО (8).

Этот вывод не противоречит ранее сделанному заключению о незначительном влиянии гуматов на концентрацию пероксида в процессе окисления Кислотного оранжевого красителя, так

ственно меньше

образом, на осно можно сделать

;ы

фективносги использования гуматов как катеров редокс-реакций с участием

ТВ'Т

¿r< 1

Т Е Р А Т У Р А

Br№enult JL-

ion

Collins T.J. Асс. Chcm. Res. 2002. V. 35. N 9. P. 7S2-Smith M.A. «t al. J. Physiol. 2003. V. 547. N 2, P. 41? Menek N.. Eren fu Topcu S. Dyes and Pigments 2

68, P. 205-210.

Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус i

Oil О

Батурина НЮ. Дисс. >„>к;шд> rem, наук. V ИХТИ. 1988. 224с.

Втщрмт НЮ, и яр. Жури, пртп. химии,

2. С,. 27S-27S,. Фай и В.Я. Таблицы эдеггрош-шх enerrpcm ттрг и его иршзштых. It: Химия. 1970. 168с.

УДК 66,074,2/3: 541Л 38-2

ЮЖ Царев, В*В. Кашникон. ВЖ Костров

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭЛЕГГРОКАТАЛИТИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ АЦЕТОНА

НА МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩЕМ КАТАЛИЗАТОРЕ

(Ивановский государственный химико-технологический университет)

Изучен процесс тентрокатаяитычесного окисления нароё ацетона в отходящих

газах с помощью лтрганецсодержащего штадттпори # зависимости от подведен шш удельной мощности электрического тонв$ рода подаваемого тот (постоянный и переменный токиЛ а также от мтенения полюет при подаче постоянного тот.

Одной из актуальных проблем охраны окружающей среды является проблема очистки выбросов от летучих органических соединений (ЛОС). Организация системы очистки отходящих га:*о» от ЛОС представляет собой сложную научно-техническую задачу. Это обусловлено тем, что, как правило, в газовой смеси присутствует набор органических соединений, от которых необходимо очистить газовую смесь [1]. Существующие направления очистки газов от ЛОС подразумевают использование дорогостоящих палладия, платины в качестве активного компонента реакции

Для приготовления катализатора в качестве носителя использовался активированный уголь (АУ) с размерами гранул 1-2 мм, а в качестве ак-

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХ НОЛ ОI

том