С участием диоксида хлора и. С. Мартаков, К. С. Мухрыгин, И. В. Липин (их коми нц уро ран), В. А. Демин



Скачать 73.85 Kb.
Дата04.12.2012
Размер73.85 Kb.
ТипДокументы
ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ
КИНЕТИКИ ГЕТЕРОГЕННЫХ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ
С УЧАСТИЕМ ДИОКСИДА ХЛОРА

И. С. Мартаков, К. С. Мухрыгин, И. В. Липин (ИХ Коми НЦ УрО РАН),
В. А. Демин

Сыктывкарский лесной институт – филиал ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова», Сыктывкар
Электрохимические методы исследования и контроля процессов отбелки широко используются в технологической и научной практике и включают, как правило, два основных потенциометрических метода: pH-метрию и измерение окислительно-восстановительных потенциалов (ОВП, ) отбельных реагентов. Появление приборов нового поколения, их компьютеризация и современное программное обеспечение позволяет по-новому подойти к исследованию окислительных процессов, в частности процессов отбелки сульфатной целлюлозы, обнаружить новые способы применения потенциометрии в решении исследовательских и прикладных задач. Особый интерес представляют возможности потенциометрических методов для количественной оценки реакционной способности остаточного лигнина при взаимодействии с окислителями, в частности, с кислородными соединениями хлора.

Цель работы. Исследовать возможность количественной интерпретации данных потенциометрии при взаимодействии диоксида хлора с остаточным лигнином сульфатной целлюлозы и оценить воспроизводимость кривых ОВП.

В экспериментальной части работы проведено изучение изменений величины окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) на платиновом индикаторном электроде относительно хлорсеребряного электрода в процессе обработки небелёной сульфатной целлюлозы диоксидом хлора.

Известно, что с изменением величины pH водных растворов кислородсодержащих окислителей (гипохлорит, диоксид хлора, хлорит натрия) изменяется их состав и величина соответствующих окислительно-восстановительных потенциалов (рисунок 1) Согласно [1] для одноэлектронного перехода уравнение Нернста имеет вид:



Следовательно, величина потенциала в данном случае может быть использована для оценки константы скорости реакции первого порядка по тангенсу наклона графика «φ – время», если на нем в соответствующей области потенциалов имеется линейный участок [1].

Исключить влияние изменений pH на потенциометрический анализ процессов окисления остаточного лигнина можно используя буферные растворы. Потенциал пары ClO2/ClO2  в интервале pH 4-7 не изменяется [2].

Методика эксперимента. Навеску воздушно сухой целлюлозы массой 0,1 г смачивали водой, размешивали стеклянной палочкой до однородной массы помещали в толстостенный широкий стакан вместимостью 150 см3, добавляли дистиллированную воду – около 20 см3.
Стакан помещали на магнитную мешалку, включали ее, перемешивали суспензию целлюлозы до полного ее роспуска, добавляли воду до общего объема 100 см3 (точно) закрепляли измерительные электроды и включали компьютерную программу, позволяющую одновременно накапливать с высокой скоростью в виртуальном журнале данные по температуре и величине ОВП с интервалом в 1 секунду. В работе использованы современные комбинированные электроды комплектные к «Мультитесту ИПЛ-103»   многоканальному прибору, позволяющему одновременно измерять до трех параметров.

Рисунок 1 – Зависимость окислительных потенциалов от pH в растворах
гипохлорита (1, подкисление), диоксида хлора (2, подщелачивание) и хлорита (3, подкисление). Значения потенциала приведены относительно нормального водородного электрода
Как видно из рисунка 2, на кривой изменения ОВП во времени имеется линейный участок в области потенциалов +680740 мВ (отн. хлорсеребряного электрода), который можно отнести к потенциалу окислительно-восстановительной пары ClO2/ClO2 (диоксид хлора – хлорит-ион).

Наблюдаемые в некоторых опытах (при больших расходах диоксида хлора) в первые мгновения более высокие начальные значения можно объяснить наличием в производственном диоксиде хлора некоторого количества молекулярного хлора, нормальный потенциал которого для редокс пары Cl2/2Cl существенно выше. Поскольку хлор расходуется практически сразу же, а диоксид хлора очень медленно, то эти участки легко выделить на экспериментальной кривой. Аппроксимация участков 740–680 мВ кривой «ОВП – время» уравнением прямой типа Y = A + Bx во всех опытах характеризуется очень высоким коэффициентом корреляции – около 0,999.

Установлена высокая воспроизводимость экспериментальных кривых ОВП при обработке диоксидом хлора небелёной сульфатной целлюлозы со степенью делигнификации 10,7 ед. Каппа (в буферном растворе, факт. pH=4,40±0,04).



Рисунок 2   Оценка воспроизводимости ОВП в трех параллельных опытах
Таблица 1 – Условия эксперимента и расчетные данные (при t = 23 °С)




Мcell, г

VClO2, мл

φmin

φmax

Сm, %

L, мг

[L] · 103 моль/л

Qа.х., мг

Соотношение Qа.х./L

к' · 102, c-1

1

0,401

1,5

670

720

0,4

9,1

0,49

30

3,3:1

5,5±0,1

2

0,575

670

720

0,5

13,1

0,71

2,3:1

6,9±0,1

3

0,750

670

720

0,7

17,1

0,92

1,8:1

10,1±0,1

4

1,002

670

720

1,0

22,8

1,23

1,3:1

13,4±0,1


Заключение

  1. Исследование изменений величины потенциала окислительно-восстановительной пары ClO2/ClO2  позволяет определить значения частной константы скорости первого порядка (по диоксиду хлора) для процесса окисления остаточного лигнина, т.е. количественно охарактеризовать реакционную способность остаточного лигнина сульфатной целлюлозы.

  2. Установлено, что величина ОВП и тангенс угла наклона линейного участка зависимости величины ОВП от времени (эффективная константа) хорошо воспроизводятся в параллельных опытах и дают погрешность при расчете констант скорости в пределах ± 0,6% (3,28±0,02)·10-2 с-1.


Библиографический список

1. Туманова, Т. А. Физико-химические основы отбелки целлюлозы. – Изд. 2-е, переработанное / Т. А. Туманова. – М. : Лесн. пром., 1984. – 216 с.

2. Флис, И. Е. Электрохимия окислительно-восстановительных процессов в отбельных растворах и в некоторых других системах (сообщ. 3) / И. Е. Флис, И. М. Воробьев // Труды ЛТИ ЦБП, вып. XII. – М. : Лесн. пром. – 1964. – 50-64 с.

POTENTIOMETRIC METHOD OF RESEARCH HETEROGENEOUS OXIDATIVE PROCESSES KINETICS WITH PARTICIPATION OF CHLORINE DIOXIDE

Martakov I. S., Mukhrygin K. S., Lipin I. V. (Komi SC), Demin V. A.

Syktyvkar Forest Institute – branch of St. Petersburg State Forest Technical University, Syktyvkar

Electrochemical methods are widely use in technological and scientific practice for research and control of bleaching processes. Generally it includes two primary methods: pH measurement and redox potential measurement of bleaching reagents. Particular interests are the possibilities of potentiometric methods for quantitative evaluation of the reactivity of residual lignin in the interaction with oxidizing agents, inter alia, with oxygen compounds of chlorine.
ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ
КИНЕТИКИ ГЕТЕРОГЕННЫХ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ
С УЧАСТИЕМ ДИОКСИДА ХЛОРА

И. С. Мартаков, К. С. Мухрыгин, И. В. Липин (Коми НЦ), В. А. Демин

Сыктывкарский лесной институт – филиал ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова», Сыктывкар

Электрохимические методы исследования и контроля процессов отбелки широко используются в технологической и научной практике и включают, как правило, два основных потенциометрических метода: pH-метрию и измерение окислительно-восстановительных потенциалов (ОВП, ) отбельных реагентов. Особый интерес представляют возможности потенциометрических методов для количественной оценки реакционной способности остаточного лигнина при взаимодействии с окислителями, в частности, с кислородными соединениями хлора.

Похожие:

С участием диоксида хлора и. С. Мартаков, К. С. Мухрыгин, И. В. Липин (их коми нц уро ран), В. А. Демин iconНаучныеразработк и преподавателей кафедры коми и финно-угорской филологии за 2004-2009 годы
Интенсификация качества прилагательных в диалектах коми языка // Вопросы коми диалектологии. Сыктывкар, 2004. С. 120 – 133. (Тр....
С участием диоксида хлора и. С. Мартаков, К. С. Мухрыгин, И. В. Липин (их коми нц уро ран), В. А. Демин iconНа материалах Республики Коми А. А. Попов, д и. н., зам директора ияли коми нц уро ран и. Л. Жеребцов
Х-ххi вв сработал «инстинкт общественного самосохранения», оказалась востребованной народная культура с ее традиционным этническим...
С участием диоксида хлора и. С. Мартаков, К. С. Мухрыгин, И. В. Липин (их коми нц уро ран), В. А. Демин iconПравила представления публикаций в отчетах конкурсных программ Уро ран все публикации должны быть со ссылкой о поддержке из средств Уро ран
«Работа выполнена при поддержке программы фундаментальных исследований Уро ран, проект №12-п-1-100» (рус.); «The study is supported...
С участием диоксида хлора и. С. Мартаков, К. С. Мухрыгин, И. В. Липин (их коми нц уро ран), В. А. Демин iconПрограмма и пригласительный билет
Регистрация участников совещания будет проходить в Институте геологии Коми нц уро ран
С участием диоксида хлора и. С. Мартаков, К. С. Мухрыгин, И. В. Липин (их коми нц уро ран), В. А. Демин iconНаучный комитет
Заведующий лабораторией химии почв отдела почвоведения Института биологии Коми нц уро ран, Сыктывкар
С участием диоксида хлора и. С. Мартаков, К. С. Мухрыгин, И. В. Липин (их коми нц уро ран), В. А. Демин iconЗаседание Совета профсоюза Уро ран с председателем Уро ран академиком Чарушиным В. Н. и его заместителями
Состоялось совместное заседание Совета профсоюза Уро ран с председателем Уро ран академиком Чарушиным В. Н. и его заместителями
С участием диоксида хлора и. С. Мартаков, К. С. Мухрыгин, И. В. Липин (их коми нц уро ран), В. А. Демин iconМальцева Надежда Александровна (г. Кудымкар), к пед н., с н. с., сектор истории и культуры коми-пермяцкого народа Пермского нц уро ран заимствования из русского языка в речевых выражениях коми-пермяцких национальных игр
Мальцева Надежда Александровна (г. Кудымкар), к пед н., с н с., сектор истории и культуры коми-пермяцкого народа Пермского
С участием диоксида хлора и. С. Мартаков, К. С. Мухрыгин, И. В. Липин (их коми нц уро ран), В. А. Демин iconИ истории коми научного центра уральского отделения ран
Народы Поволжья и Приуралья. Коми-зыряне. Коми-пермяки. Марийцы. Мордва. Удмурты. М.: Наука, 2000. 579 с, ил
С участием диоксида хлора и. С. Мартаков, К. С. Мухрыгин, И. В. Липин (их коми нц уро ран), В. А. Демин iconПрограмма 36 молодежной школы-конференции " проблемы теоретической и прикладной математики"
Лекция чл корр. Ран бердышева Виталия Ивановича (имм уро ран, Екатеринбург) Модели навигаций по геофизическим полям
С участием диоксида хлора и. С. Мартаков, К. С. Мухрыгин, И. В. Липин (их коми нц уро ран), В. А. Демин iconПрограмма то ран (кураторы) Регистрационный номер проекта Название проекта фио руководителя
Перечень проектов фундаментальных исследований Уро ран, принятых к финансированию в 2012 году
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org