Научный журнал

Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Курбанов М.А. 1 Кулиева У.А. 1 Абдуллаев Е.Т. 1 Махмудов О.М. 1 Искендерова З.И. 1

---

1 Институт радиационных проблем НАНА

Изучен радиолиз системы фенол-вода-нано-y-Al2O3. Измеряли ХПК и рН показатель раствора и образование СО2 при радиолизе в интервале поглощенной дозы 0-400 кГр. Проведено дериватографические исследование адсорбированной фазы на нано-y-Al2O3. Из термических кривых определялись площади эндо и экзотермических эффектов.

Статья в формате PDF

1645 KB

Нано частицы

радиолиз

теплота образования

экзотермический эффект

дериватограмма

1. Hashimoto A., Miyata T., Washino M., Kawakami W. A liquid chromatographic study on the radiolysis of phenol in aqueous solution// Envirin. Sci. Technol. 13, 979. – С. 71–75.

2. Hashimoto S., Miyata T., Kawakami W. Radiation– induced decomposition of phenol in flow system// Radiat. Phys. Chem. 16, 1980. – С. 59–65.

3. Kazuo S. Kazuto T., Satoru T. Degradation of aqueous phenol solution by gamma irradiation. Environ. Sci. Technol. 12, 1978. – С. 1043–1046.

4. Quint R.M., Park H.R., Krajnik P., Solar, Getoff N.and Sehested K.//Radiat. Phys. Chem, 47. – 1996. – С. 835.

5. Подзорова Е.А. Комбинированные радиационные методы очистки воды и сточных вод// автореферат докторской диссертации. – М., 2001.

6. Пискарев И.М. Окисление фенола частицами ОН, Н, О и О образующимися в электрическом разряде// Кинетика и катализ. – 1999. – том 40, № 4. – С. 505–511.

7. Seino S., Yamamoto T.A., Hashimoto K., Okudo S., Chitose N., Ueta S. and Okitsu K. Gamma-ray irradiation effect on aqueous phenol solutions dispersing TiO2 or Al2O3 nanoparticles // Rev. Adv. Mater. Sci. – 2003. – № 4. – С. 70–74.

8. Norihia Chitose, Shinzo Ueta, Satoshi Seino, Takao A. Yamamoto. Phenol degradation and TOC removal in solutions containing TiO2 induced by UV, ?-ray and electron beams// Chemosphere. 2003. – № 50. – С. 1007–1013.

Несмотря на интенсивное исследование радиолитического разложения фенола в водных растворах [1-8], гетерогенный радиолиз этой системы изучен недостаточно. Особенно слабо изучено влияние нано частиц на радиолитическое разложение фенола в водных растворах [7-8].

В данной работе изучено изменение pH показателя, Химическое Потребления Кислорода (ХПК) и образование СО2 при радиолизе водного раствора фенола (10-2М) в присутствии нано-γ Al2O3 в интервале поглощенной дозы 0-400 кГр. Кроме того, изучена кинетика образования экзотермических эффектов при радиолизе водного раствора фенола (10-2М) в присутствии нано-γ Al2O3 под действием γ-излучения Со60.

Подготовлены образцы с концентрацией фенола 10-2 М. В раствор добавлены 0,2 г нано-γ Al2O3, которая имела следующие характеристики.

Облучение проводилось в стеклянных ампулах, в статических условиях, при комнатной температуре под действием γ излучения от Со60. Мощность поглощенной дозы составляла 0,21 Гр/с. рН измеряли с прибором «РHS-25 pH METER», а Химическое Потребление Кислорода (ХПК) с титриметрическим методом.

После облучения подготовлены двух видов образцов. В первом случае анализирован жидкие фазы облученных образцов на ХПК и рН показателя. Во втором случае образцы помещали в центрифуге и отделяли нано частиц от жидкой фазы. Для выделения Al2O3 использована центрифуга «Centrifuge 5804R» фирмы «Eppendorf».Образцы (1 мл) поместили в цилиндрическую ячейку центрифуга объемом 50 мл, скорость вращения составляла 5000 оборот/мин. Время вращения 5 мин.

Жидкая фаза анализированы на ХПК и рН показателя.СО2 анализировали хроматографически. Al2O3 собранная на дне ячейки после окончания вращения удаляли механически, осушили в воздухе в течение 1 суток и анализировали на Дериватографе «Perlin Elmer» STA 6000.

В программе «Pyris Manger» из окно «PyrisSeries-STA6000 COM-1» создается рабочие связи с компьютерным прибором. При повышении температуры во время горения для создания гомогенности и выделения продуктов горения из система, обеспечивается подача азота со скоростью 20 мл/минут.

Площади эндо и экзотермических эффектов, вычисленные из термических кривых определяется как энтальпия, реакции горения.

На рис. 1. представлены кинетические кривые изменения рН облученных систем, включающие радиолиз гомогенной системы фенол-вода системы нано-γ-Al2O3 с вращением образцов и без вращения.

Рис. 1. Зависимости pH показателя от поглощенной дозы, 1 – после вращения, 2 – до вращения, 3 – без Al2O3 (гомогенная смесь)

Как видно, рН сильно уменьшается в случае гомогенной системы. При облучении системы в присутствии нано-γ Al2O3 рН изменяется относительно слабо. По видимому, часть жидких продуктов кислотного характера адсорбируется на поверхности нано-γ Al2O3. Неожиданное изменение рН наблюдается в случае вращения образцов. В этом случае уменьшение рН меньше, чем упомянутых выше двух случаях. Полученные результаты показывают о дополнительной адсорбции кислот на поверхности нано-γ Al2O3 при вращении на центрифуге.

Рис. 3. Кинетика образования СО2 при радиолизе, 1 – гомогенной системы Ph + вода, 2 – системы Ph + Al2O3 + H2O

На рис. 2 показаны кинетические кривые изменения ХПК облученных систем, включающие радиолиз гомогенной системы фенол-вода, системы нано-γ-Al2O3 с вращением образцов и без вращения.

Рис. 2. Зависимости ХПК показателя от поглощенной дозы, 1 – после вращения, 2 – до вращения, 3 – без Al2O3 (гомогенная смесь)

Как видно, наличие нано-γ Al2O3 существенно не влияет на уменьшение ХПК с ростом дозы. Отличие наблюдается в случае вращения образцов на центрифуге. В этом случае происходит более сильное уменьшение ХПК с ростом дозы. Такая закономерность также подтверждает адсорбции жидких продуктов кислотного характера на поверхности нано-γ Al2O3 при вращении на центрифуге.

На рис. 3 показаны кинетика изменения концентрация углекислого газа при радиолизе гомогенной и гетерогенной системы.

Как видно, наличие нано-γ-Al2O3 приводит к уменьшению концентрации образовавшийся углекислого газа. Полученные результаты показывают на подавление окисление органических кислот – продуктов глубокого окисления фенола. Наблюдаемая тенденция в кинетике образования СО2 была наблюдена также в работе [7], где проводилось исследование влияние нано-γ Al2O3 на радиолитическое разложение фенола в водных растворах.

На рис. 4 представлены кривые изменения веса, ?H и площадь экзотермического эффекта.

Рис. 4. Дериватограммы образцов при а – D = 0, б – D = 13 kГр, с – D = 38 kГр

Как видно, уменьшение веса образца наблюдается при t = 228-295 °C. Экзотермический эффект происходит с максимумом, зависящего от поглощенной дозы. Результаты представлены в таблице.

Характеристики экзотермического эффекта

Как видно, с ростом дозы теплота образования и площадь экзотермического эффекта сильно падает, что связано с разложением фенола и продуктов его превращения при больших дозах. Наблюдается также смешение Тмакс в сторону низких температур при больших дозах.

На DTA привой, снятой для не облученной нано-γ-Al2O3 наблюдается эффект при 470 °С.

Наблюдаемые закономерности показывают на эффективное участие активных частиц, образующихся на поверхности нано-γ Al2O3 в процессах разложения фенола и органической части продуктов его превращения при радиолизе системы вода – нано-γ-Al2O3 – фенол.

Библиографическая ссылка