Экологически чистые окислители
Введение
Последствия высоких темпов развития промышленного производства, транспорта и энергетики с каждым годом проявляются всё сильнее. Выбросы энергетических установок и транспорта и отходы производств вызывают значительное загрязнение окружающей среды. Загрязнение атмосферы в свою очередь приводит к закислению почв, нарушению микроклимата и ухудшению здоровья населения [1].
Предприятия химической промышленности, где активно применяются различные реагенты-окислители, являются серьёзным источником загрязнения окружающей среды. Некоторые хлорсодержащие соединения (хлорная кислота, перхлорат аммония) являются опасными токсичными соединениями [1].
В связи с нарастающими экологическими проблемами возникает острая необходимость применения экологически безвредных веществ и материалов. В таком случае применение экологически чистых окислителей в различных областях промышленности становится очень актуальным. Так, например, достойной заменой перхлората аммония, принимающего участие в окислении ракетных топлив, может стать нитрат аммония [1].
В рамках данной работы будет рассмотрено понятие экологически чистых окислителей, их краткая характеристика и применение, что позволит более глубоко изучить процессы окисления-восстановления в современной химической технологии.
1 Понятие экологически чистых окислителей
Под экологически чистыми окислителями (ЭЧО) понимают окислители, которые выделяясь в окружающую среду, не наносят ей вред. К таким окислителям можно отнести озон, кислород, пероксид водорода, нитроформат гидразина и др. ЭЧО нашли широкое применение в химической технологии: их используют для окислительной модификации с целью получения соединений с заданной структурой и свойствами [2], более того они применимы для проведения селективного окисления для получения ценных химических реагентов [3], а также их можно использовать в процессах глубокого окисления токсичных органических соединений до безопасных продуктов [4].
2 Экологически чистые окислители
2.1 Озон
Озон является одним из перспективных окислителей, известных на данный момент. Разложение озона протекает с выделением большого количества тепла и образованием высоких концентраций атомарного кислорода. При этом процессу не сопутствует загрязнение реагирующей системы продуктами разложения. Более того добавка озона к кислороду убыстряет скорость многих окислительных реакций. Данный окислитель нашёл широкое применение в таких промышленных процессах, как очистка питьевой воды, отбелка тканей, окисление сернистого газа, доокисление хвостовых газов при производстве азотной кислоты и и других масштабных процессах [1].
Озон, как окислитель, имеет много преимуществ, тем не менее его достоинства являются в то же время и трудностями. Эти трудности связаны с тем, что молекула озона неустойчива, что обуславливает его высокую чувствительность к загрязнениям и к материалам, на основе которых конструируются экспериментальные и промышленные установки [1].
2.2 Кислород
Кислород является самым распространённым на планете элементом, поскольку на его долю (в составе различных соединений, в основном, силикатов) приходится около 47,4 % массы твёрдой земной коры
Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы
. Морские и пресные воды содержат большое количество связанного кислорода (88,8 % (по массе)), в атмосфере содержание свободного кислорода составляет около 21 % по объёму и 23 % по массе. Кислород составляет многие органические вещества и присутствует во всех живых организмах [5].
На данный момент в промышленных условиях кислород получают из воздуха. Основным промышленным способом для получения кислорода служит криогенная ректификация. Также хорошо известны и успешно применяются в промышленности кислородные установки, работающие на основе мембранной технологии [5].
Кислород широко применяется для интенсификации производственных процессов в химической (производство серной и азотной кислот) и металлургической промышленности. Использование смеси кислорода и ацетилена позволяет добиться высоких температур при сварке и резке металлов [6].
2.3 Пероксид водорода
Перекись водорода - один из самых известных окислителей - более сильный, чем хлор, диоксид хлора и перманганат калия. Помимо этого, данный окислитель является экологически чистым. Несмотря на свою окислительную способность, H2O2 является естественным метаболитом многих организмов, превращающих выделяемую ими H2O2, в кислород и воду. В природе он образуется как побочный продукт окисления многих соединений кислородом воздуха. Некоторое количество пероксида водорода постоянно содержится в атмосферных осадках. В довольно больших концентрациях (до нескольких процентах) Н2О2 может быть получен взаимодействием водорода в момент выделения с молекулярным кислородом. Пероксид водорода частично образуется также при нагревании до 2000 °С влажного кислорода, при прохождении тихого электрического разряда сквозь влажную смесь водорода с кислородом и при действии на воду ультрафиолетовых лучей или озона [7].
Большая часть всего получаемого пероксида водорода находит применение в отбеливании различных материалов, которое обычно проводят с использованием очень разбавленных (0,1-1%) водных растворов. Важное преимущество пероксида водорода относительно других окислителями состоит в "мягкости" действия, в связи с чем отбеливаемый материал почти не затрагивается. С этим же связано и медицинское использование очень разбавленных раствором пероксида водорода в качестве антисептика (для полоскания горла и т. д.). Водные растворы пероксида водорода высокой концентрации (80% и выше) широко применяются в качестве источников энергии и как окислитель реактивных топлив. Пероксид водорода применяется как окислитель в химических производствах и при изготовлении некоторых пористых изделий, для искусственного старения вин, крашения волос, вывода пятен и т. д. [7].
2.4 Нитрат аммония
Нитрат аммония получил широкое применение не только как азотное удобрение, но и как окислитель в газогенераторах и пропеллентах. В настоящее время большое внимание уделяется разработке композитных твердых пропеллентов с зелеными окислителями в реализации экологически чистых продуктов сгорания
50% реферата недоступно для прочтения
Закажи написание реферата по выбранной теме всего за пару кликов. Персональная работа в кратчайшее
время!
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
Задать вопрос
