Электрохимическое разложение совтола

Автор: Пользователь скрыл имя, 02 Ноября 2011 в 23:26, курсовая работа

Описание работы

Совтол-10 представляет собой смесь 90% пентахлордифенила и 10% трихлорбензола, а все жидкости на основе хлорированных дифенилов являются токсичными и биологически вредными соединениями. Производство ПХБ в мире последовательно возрастало с 1929 до 1970 г., когда эти соединения были признаны загрязнителями окружающей среды. К концу 80-х годов общее количество произведенных ПХБ оценивалось в 1 млн. т. Потому ученые активно ищут экологически безопасные и экономически выгодные способы переработки совтола. На данный момент существует ряд способов, которые позволяют перевести ПХБ в экологически чистые вещества. Но все эти методы несут большие экономические затраты.

Содержание

ОГЛАВЛЕНИЕ 2
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1 МЕТОДЫ РАЗЛОЖЕНИЯ СОВТОЛА 4
1.1 Реагентные методы обезвреживания. 4
1.2 Электрохимические методы. 7
1.3 Пиролитические методы. 8
1.4 Методы радиационного и фотохимического дехлорирования 9
1.5 Биотехнологические методы 13
1.6 Окислительные методы 16
ГЛАВА 2 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 22
2.1 Опыт №1 (электрохимическое инициирование, Е=2В) 23
2.2 Опыт №2 (электрохимическое инициирование, Е=22В) 25
2.3 Опыт №3 (электрохимическое инициирование, Е=2В, инертная атмосфера) 26
2.4 Опыт №4 (инициирование перекисью бензоила, инертная атмосфера) 28
2.5 Опыт №5 (инициирование перекисью бензоила, в ампуле, инертная атмосфера) 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 34
ЛИТЕРАТУРА 35

Скачать полностью (307.31 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Работа содержит 1 файл

Электрохимическое разложение совтола.doc

— 540.50 Кб (Скачать)

     C(Cl¯)=1,9*10-4Н

     nпрактич(Cl¯)=cV=1,9*10-4Н*0,1л=1,9*10-5

     η3(Cl¯)= nпрактич/ nтеоретич=1,9*10-5/4*10-3=4,75*10-3 (0,475%) 
 

 

2.4 Опыт №4  
(инициирование перекисью бензоила,  
инертная атмосфера)

 

     Методика 
Оборудование: штатив, 3-хгорлая колба, плитка, обратный холодильник, установка для патенциометрического титрования, весы, стаканы, колбы.

     Реактивы: совтол-10 0,26 г, циклогексанол 40 мл, перекись бензоила 0,4 г, КОН 0,2 г, р-р AgNO3.

     Ход работы: в стакан внес 0,26 г совтола, добавил 40 мл циклогексанола, перемешивал, до получения однородного раствора. Добавил 0,4 г перекиси бензоила. Перемешивал до полного растворения перекиси.   Перенес раствор в круглодонную колбу. В чашке петри измельчил гранулы КОН, взвесил на весах 0,4 г порошка КОН и перенес в круглодонную колбу. Перемешал. Подключил обратный холодильник. Внес в колбу центры кипения. Пустил ток аргона через раствор (15 минут до нагревания и в течение всего эксперимента). Включил нагрев. Кипятил реакционную смесь 2 ч. После, охладил до комнатной температуры. Из полученного в колбе раствора экстрагировал Cl¯ водой (100 мл Н2О). Из экстракта отобрал пробу 10 мл. Довел раствор до pH=3 раствором HNO3. Добавил ацетон и титровал стандартизированным раствором AgNO3 (0.0045 Н).

     Результаты измерений:

Таблица 4. Титрование Cl¯ р-ром AgNO3. Опыт №4.

VAgNO3, мл 0 0,14 0,26 0,32 0,46 0,58 0,7 0,82 0,96 1,08 1,26
Е, мВ 58 60 64 65 68 70 72 75 77 80 85
VAgNO3, мл 1,4 1,52 1,64 1,76 1,9 1,98 2,1 2,18 2,28 2,36 2,44
Е, мВ 88 92 96 101 108 112 120 126 139 154 165
VAgNO3, мл 2,5 2,58 2,66 2,74 2,88 3,06 3,44 3,84 4,4    
Е, мВ 175 187 194 200 207 212 222 228 235    
 

График 4. Зависимость Е р-ра от V(AgNO3). Опыт №4.

 

     Рассчеты:

     Практический  выход хлора:

     V(AgNO3)=2,35 мл.

     C1V1=C2V2;     C(Cl¯)V(Cl¯)=C(AgNO3)V(AgNO3)

     C(Cl¯)*10мл=0,0045Н*2,35мл

     C(Cl¯)=1*10-3Н

     nпрактич(Cl¯)=cV=1*10-3Н *0,1л=1*10-4 моль

     η1(Cl¯)= nпрактич/ nтеоретич=1*10-4/4*10-3=0,025 (2,5%)

     Выход вырос по сравнению с предыдущими  опытами в ~5 раз. Перекись бензоила инициировала образование (CH3)2CO•¯ , так как была создана инертная атмосфера, кислород воздуха не нейтрализовал образующийся радикал.

 

2.5 Опыт №5 
(инициирование перекисью бензоила, в ампуле, инертная атмосфера)

 

     Методика

     Оборудование: ампулы 3шт, терморегулируемая печь, установка для патенциометрического титрования, весы, стаканы, колбы.

     Реактивы: совтол-10 0,13 г, изопропанол 20 мл, перекись бензоила 0,05 г, КОН 0,1 г, р-р AgNO3(0,0045Н).

     Ход работы: в стакан внес 0,13 г совтола, добавил 20 мл изопропанола, перемешал. Добавил 0,05 г перекиси бензоила. Перемешал до полного растворения перекиси.  В чашке петри измельчил гранулы КОН, взвесил на весах 0,1 г порошка КОН и перенес стакан. Перемешал до полного растворения КОН. Перенес по 6 мл р-ра в 3 ампулы. Пустил ток аргона через раствор на 25 минут. Запаял ампулы  и поместил их в печь. Включил нагревание до 80°С. Через 40 минут после нагрева печи до установленной температуры достал  ампулу №1 и поднял температуру в печи до 100°С. Через 40 минут достал ампулу №2 и поднял температуру в печи до 120°С. Через 40 минут достал ампулу №3.Охладил ампулы до комнатной температуры. Вскрыл ампулы и перенес содержимое в колбы для титрования. Довел раствор до pH=3 раствором HNO3. Добавил ацетон и титровал стандартизированным раствором AgNO3 (0.0045 Н). 

 

      Результаты измерений:

Таблица 5. Титрование Cl¯ р-ром AgNO3. Опыт №5.

80°С 100°С 120°С
VAgNO3, мл Е, мВ VAgNO3, мл Е, мВ VAgNO3, мл Е, мВ
0 80 0 150 0 136
0,12 84 0,1 165 0,1 153
0,24 88 0,18 185 0,15 180
0,34 91 0,28 215 0,2 215
0,42 94 0,38 233 0,26 240
0,5 97 0,48 244 0,36 260
0,56 100 0,58 252 0,46 270
0,64 103 0,68 260 0,56 278
0,72 107 0,78 265 0,68 283
0,78 112 0,88 270 0,78 288
0,86 117 0,98 274 1,2 300
0,94 124 1,28 282    
1,02 134 1,6 288    
1,08 146 2,14 295    
1,16 160 3,2 300    
1,22 172        
1,3 181        
1,4 192        
1,48 198        
1,56 203        
1,7 212        
2,1 227        
 

График 5. Зависимость Е р-ра от V(AgNO3). Опыт №5.

 

     Рассчеты:

     Теоретический выход хлора:

     Так как совтола взяли в 2 раза меньше, чем в предыдущих опытах, то теоретический  выход хлора уменьшится в 2 раза.

     nтеоретич(Cl¯)= 4*10-3/2=2*10-3 моль 

     Ампула  №1(80°С)

     Практический  выход хлора:

     V(AgNO3)=1,12 мл.

     C1V1=C2V2;     C(Cl¯)V(Cl¯)=C(AgNO3)V(AgNO3)

     C(Cl¯)*6мл=0,0045Н*1,12мл

     C(Cl¯)=8,4*10-4Н

     nпрактич(Cl¯)=cV=8,4*10-4Н*6*10-3л=5*10-6 моль

     η3(Cl¯)= nпрактич/ nтеоретич=5*10-6/2*10-3=2,5*10-3 (0,25%) 

     В ампулы №2 и №3 оказалось очень маленькое количество (Cl¯) которое данной установкой для потенциометрического титрования не определить.

     В опыте №5 при пропускании через раствор аргона выделялся белый осадок. Щелочь, присутствующая в растворе, инициировала разложение перекиси, и образовывался карбонат. Белый осадок был отфильтрован. При добавлении к осадку кислоты наблюдал шипение (выделялся СО2).

     Инициируя процесс перекисью бензоила, добились большего выхода, чем инициируя процесс электрохимически.

     Маленький выход при электрохимическом инициировании, возможно, связан с тем, что время жизни анионрадикала Ar•Cl‾ достаточно велико, и он успевает «добраться» до положительного электрода и разрядиться.

     Кислород  воздуха «убивает» радикалы, ухудшая  эффективность цепного процесса. При пропускании аргона через раствор выход должен был увеличиться. Но сравнивая выходы, полученные в опыте №1 и №3, увеличения выхода не наблюдалось. Возможно, это связано с протеканием окислительной деструкции промежуточных хлорсодержащих радикалов, которая ведет к элиминированию ионов Cl‾. 
 
 

 

     

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     Изучены методы обезвреживания ПХБ. Существует ряд методов, с помощью которых можно эффективно обезвредить ПХБ. Наиболее простые методы обезвреживания – сжигание. Но они несут большие экономические затраты. Исследования ученых направлены на поиски методов переработки ПХБ в углеводороды, которые являются топливом.

     Одним из наиболее распространенных и качественных методов переработки ПХБ в углеводороды является метод фотохимического разложения. Однако этот метод сложно осуществить технически, так как через раствор нужно пропускать УФ, а значит, посуда должна быть кварцевой. К тому же толстые слои ПХБ мутные и интенсивность УФ при прохождении такого слоя сильно падает.

     Изучены на практике электрическое и перекисное инициирование растворов ПХБ. В случае инициирования током не удалось получить выход больше 1%. С перекисным инициированием был получен выход 2.5%, что тоже очень мало.

     Возможно  дальнейшее совершенствование этих методов.

 

ЛИТЕРАТУРА

  1. J. Josephson. Environ. Sei. Technol., 18, 43A (1984)
  1. Chem. Eng. (UK), (426), 9 (1986)
  1. Пат. 4431612 США; РЖХим, 23 И 575П (1984)
  1. Пат. 4639309 США; РЖХим., 19 П 267П (1987)
  1. W.H.Dennis, Y.H.Chang, W.J.Cooper. Bull. Environ. Contam. Toxicol., 22, 750 (1979)
  1. R.A.Ross, R.Lemay. Environ. Sci. Technol, 21, 1115 (1987)
  1. Пат. 4910353 США; РЖХим., 6 П 127П (1991)
  1. S.Budiansky, J.Josephson. Environ. Sci. Technol., 14, 508 (1980)
  1. Н.Н.Лебедев. В кн. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. Химия, Москва, 1981. С.169
  1.  Пат. 4246255 США; РЖХим., 15 И 656П (1981)
  1.  T.Sawai. J. Environ. Pollut. Contr, 8, 234 (1973)
  1.  T.F.Connors, J.F.Rusling. J. Elektrochem. Soc., 130, 1120 (1983)
  1.  Eur. Chem. News, 45, 16 (1985)
  1.  H.Friege, A.Poppe. Umwelt, 428 (1991)
  1.  Л.Н.Занавескин, В.А.Аверьянов «Полихлорбифенилы: проблемы загрязнения окружающей среды» (1997)
  1.  P.Savage. Chem. Week, 140 (12), 13, 15 (1987)
  1.  Chem. Eng. (USA), 98 (9), 19 (1991)
  1.  С.Бенсон. Термохимическая кинетика., Мир, Москва, 1971, С.308
  1.  I.Webber. In Advances in Environmental Science and Engineering. 1986
  1. M.Nowakowska, E.Sustar, J.E.Guillet. J. Am. Chem. Soc, 113, 253 (1991)
  1. G.A.Epling,T.M.Florio,A.J.Bourque,Xhi-HongQian, J.D.Stuart.Environ. Sci. Technol., 22, 952 (1988)
  1. F.Lepine, S.Milot, F.Brochu. Bull. Environ. Contam. Toxicol., 49, 514 (1992)
  1. Пат. 52-47459 Япония; РЖХим., 9 H 132П (1980)
  1. Пат. 53-10580 Япония; РЖХим., 6 H 141П (1979)
  1. R.A.Baxter, P.E.Gilbert, R.A.Lidgett, J.H.Mainprize, H.A.Vodden. Sci. Total Environ., 4, 53 (1975)
  1. R.R.Clark, E.S.K.Chian, R.A.Griffin. Appl. Environ. Microbiol, 37, 680 (1979)
  1.  S.T.Kolaczkowski, F.Beltran, B.D.Crittenden, T.M.Jefferies 68, 49 (1990)
  1.  В.И.Дмитриев, В.Г.Овчинников, А.С.Ромашев, Г.С.Стручков, Л.И.Сидорова, Н.С.Биленко, Б.Н.Соменик, А.А.Ясногородский. Хим. пром-стъ, (3), 145 (1988)
  1.  Окислителъный катализ в химической технологии и промышленной экологии. (Сб. науч. тр.). УрО АН СССР, Свердловск, 1990. С.78
  1.  D.C.Ayres. Chem. Br., 23, 41 (1987)
  1.  Пат. 4615283 США; РЖ Технология окруж. среды, 9.85 331P (1987)
  1.  Л.Н.Занавескин, В.А.Аверьянов, Ю.А.Трегер. Успехи химии 65, 667 (1996)
  1. Ю.С.Бердин, С.В.Зубарев, К.А.Галуткина, Л.Н.Каразеева, В.А.Проскуряков. Журн. прикл. химии, 62, 2160 (1989)

Информация о работе Электрохимическое разложение совтола