Автор:Н.А. Разумная, Ю. В. Мнускина

ПОЛУЧЕНИЕ ГАЗООБРАЗНЫХ ОБЕЗЗАРАЖИВАЮЩИХ КОМПОНЕНТОВ ПРИ САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩЕМСЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ В СИСТЕМЕ CoCl2 – NaClO3 – NaO2

Обеззараживание воды является обязательной стадией обработки воды, наиболее распространённым обеззараживающим агентом является газообразный хлор. К его достоинствам как окислителя относятся доступность, надежность, дешевизна. Как ранее установлено, газообразный хлор можно получать в ходе самораспространяющегося взаимодействия в системе пероксидные соединения натрия -соль, содержащая хлор. Ряд кислородсодержащих соединений натрия, например, пероксид, хлорат способны взаимодействовать с солями тяжелых металлов, при этом возможно протекание реакции в режиме самораспространения с выделением большого количества тепла, и в результате таких реакций происходит выделение кислорода. Однако если исследуемая соль содержит ионы хлора, то одним из газообразных продуктов может быть свободный хлор. Особый интерес представляет изучение взаимодействия в трехкомпонентных системах, в которых каждое из исходных веществ может реагировать друг с другом и два из которых содержат хлор. Целью данного исследования является изучение экзотермических процессов взаимодействия в системе CoCl 2 – NaClO 3 – NaO 2 с выделением в качестве газообразной фазы – хлора, который в последующем может быть использован.

Ранее изучено взаимодействие в системах NaClO 3 – NaO 2, CoCl 2 – NaClO 3, CoCl 2 – NaO 2, при этом хлор может быть одним из продуктов взаимодействия во второй и третьей системах. Соотношение Cl 2: O 2 в газообразных продуктах зависит от исходного состава смеси, теоретически оптимальным мольным соотношением хлорида кобальта к супероксиду натрия является 3:2. В этом случае возможно получение газообразной смеси с максимальным содержанием хлора в соответствии с уравнением реакции

3CoCl 2 + 2NaO 2 = Co 3O 4+ 2NaCl + 2Cl 2 , ?H = -210,8 кДж

Экспериментально установлено, что в результате самораспространяющегося взаимодействия в этой системе выделяется газообразный хлор, однако в очень незначительном количестве. Введение хлората натрия, предположительно, позволит увеличить выход газообразного хлора. Поэтому изучалось взаимодействие в смеси CoCl 2 : NaO 2 : NaClO 3 при мольном соотношении исходных компонентов 3:2: х, где х изменялось от 1 моля до 6 моль.

Масса смеси для экспериментов была постоянной и составляла 5г. Ход эксперимента был таков: 1) приготовление смеси из реагентов в определенных соотношениях, 2) прессование смеси, 3)сжигание полученной таблетки с одновременным сбором выделяющегося газа. Определение хлора проводилось йодометрическим методом, для чего собранный газ прокачивали через подкисленный раствор иодида калия.

Теоретически наибольшее количество хлора выделяется при мольном соотношении компонентов CoCl 2:NaClO 3:NaO 2=3:2:2. В таком случае содержание хлора в газовой фазе после проведения реакции:

3CoCl 2 + 2NaClO 3 + 2NaO 2 = Co 3O 4 + 4NaCl + 3O 2 + 2Cl 2, ?H = 559,4кДж

должно составлять 40%об. В результате проведенных экспериментов установлено, что в результате проведения СРВ при мольном соотношении компонентов CoCl 2:NaClO 3:NaO 2=3:2:2 выделяется газовая смесь, содержащая 0,0568г хлора, что соответствует 3,24 % в газовой смеси. Это максимальное содержание хлора в газообразных продуктах реакции, которое удается получить в системе CoCl 2:NaClO 3:NaO 2 ( табл.1). При этом переводится в газовую фазу 2,85 % хлора, который содержался в исходной смеси в хлорид- и хлорат-ионах.Данные, приведенные в таблице 1, свидетельствуют, что лишь незначительная часть хлора переводится в газовую фазу, основная же часть остается в виде продукта реакции: хлорида натрия.

Таблица 1 Количество хлора, выделяющегося при взаимодействии в системе CoCl 2:NaClO 3:NaO 2 при различных соотношениях компонентов

Таким образом, проведенные эксперименты показывают возможность получения хлора в результате самораспространяющегося взаимодействия в системе CoCl 2 – NaClO 3 – NaO 2. Преимуществами такого метода получения являются 1) отсутствие дополнительных энергетических затрат, 2) использование солей тяжелых металлов, которые являются отходами некоторых производств и не подлежат утилизации, и потому процессы, протекающие в изученной системе, могут быть положены в основу дальнейшей разработки компактных источников газообразных обеззараживающих агентов.

Данная статья опубликована в сборнике статей VII международной научной конференции аспирантов и студентов 2008г. Была заслушана в Донецком Национальном Техническом Университете 18.04.2008