Scientific journal

International Journal of Applied and fundamental research

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

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.