Введение к работе
Диссертация посвящена изучению особенностей
тротекания фотокаталитических окислительно-
зосстановительных реакций органических веществ ^ на
дисперсных полупроводниках.
Актуальность работы.
Интерес к фотокаталитическим процессам на дисперсных полупроводниках обусловлен, прежде всего:
возможностью их практического применения в процессах преобразования и запасания солнечной энергии в виде энергии химических топлив либо в процессах очистки вод от растворенных органических соединений,
недостаточным пониманием механизмов физико-химических процессов, протекающих на поверхности фотокатализаторов.
На сегодняшний день большая часть информации об
особенностях протекания фотокаталитических окислительно-
восстановительных реакций на дисперсных полупроводниках
получена методом импульсного фотолиза и отражает кинетику
межфазного переноса заряда. Реализация фотокаталитических
процессов с участием дисперсных полупроводниковых
материалов, однако, предполагает использование
стационарного освещения.
Как будет показано в дальнейшем, изменение характера освещения обуславливает появление некоторых особенностей протекания фотокаталитических процессов, исследование которых методом флешфотолиза затруднено. Кроме того, информация, полученная из кинетических экспериментов при стационарном освещении, часто представляет самостоятельную ценность и может служить основанием для выяснения механизмов фотокаталитических реакций.
Цель работы.
Выяснение особенностей протекания фотокаталитических реакций при стационарном освещении в водных коллоидах CdS и в водной суспензии Т\02. Разработка основ фотокаталитического метода очистки воды от органических примесей.
Научная новизна.
Полученные кинетические данные свидетельствуют О TON
что в фотокаталитических реакциях на коллоиде CdS
суспензии ТіОг при высоких интенсивностях света принимаю
участие реагенты, находящиеся в пределах двойног*
электрического слоя вблизи поверхности фотокатализатора
Присутствие полимерных стабилизаторов (в том числі
полиакриламида) существенно замедляет скорость установлена
адсорбционно-десорбционных равновесий с раствором
Агрегация и диспергирование частиц суспензии ТЮг приводят
обратимым изменениям в спектрах поглощения суспензиі
фотокатализатора. Форма этих спектров может бьіті
использована для численной оценки размеров агрегатої
суспензии. Полученные кинетические данные свидетельствуют і
пользу того, что кинетика окислительных процессов н;
поверхности ТіОг обусловлена рекомбинацей ОН" радикалов и и:
реакцией с органическим веществом. Соотношение констан'
скорости этих двух процессов, а также квантовый выхо/
фотогенерации ОН" радикала не зависят ни от концентрації-
органического вещества, ни от рН среды. Добавление перекисі'
водорода приводит к увеличению скорости процесса окисления
Начальная скорость окисления метилвиологена в присутствиі'
перекиси водорода коррелирует со скоростью
фотокаталитического разложения перекиси водорода в тех жє условиях.
Практическая ценность.
Полученные кинетические данные могут быть использованы при изготовлении реальных устройств очистки воды от растворенных органических соединений методом их глубокого окисления. Разработан, изготовлен и испытан реактор проточного типа для глубокого окисления органических соединений. Предложенная модель способна при потоке около 500 л/сутки и начальной концентрации фенола 6Ю"5М обеспечивать 98% конверсию фенола за один проход реактора.
Апробация работы.
Основные результаты диссертации докладывались на: Русско-американском семинаре по проблемам окружающей среды (Виллингтон, США, 1994), 1-й Международной конференции по усовершенствованным окислительным технологиям очистки воды и воздуха (Лондон, Канада, 1994), 10-й Международной конференции по фотохимическому
реобразованию и запасанию солнечной энергии (Интерлакен, Швейцария, 1994), 2-й Европейской конференции по катализу УІастрих, Голандия 1995), 12-й Международной конференции по ютохимическому преобразованию и запасанию солнечной нергии (Бангалое, Индия, 1996), 2-й Международной онференции по фотокаталитической очистке воды и воздуха с іспользованием ТіОг (Цинциннати, США, 1996).
Публикации.
Основной материал диссертации изложен в пяти (публикованных статьях.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из списка используемых )бозначений, введения, пяти глав, выводов, списка цитируемой іитературьі из 174 наименований. Текст работы изложен на 213 страницах, включающих три таблицы и пятьдесят рисунков, снабженных подписями.
