Введение к работе
Актуальность темы. Стабилизация пероксида водорода является одним из наиболее сложных вопросов, решение которого представляет интерес как в теоретическом, так и в практическом плане.
Известно, что процесс разложения пероксида водорода катализируется ионами переходных элементов, в основном, железом (III) и медью (II). Применение комплексонов для связывания катионов-катализаторов в устойчивые растворимые комплексы весьма перспективно, что подтверждается рядом патентных данных.
Однако научные исследования, посвященные этому вопросу немногочислены и противоречивы ввиду различий в методиках и условиях эксперимента, а также в интерпретации полученной информации. Вместе с тем знание различных факторов, влияющих на скорость реакции разложения пероксида водорода, необходимо для направленного регулирования скорости этой реакции, для обеспечения оптимальных условий процессов пероксидного окисления в зависимости от конкретных практических задач.
В связи с вышеизложенным весьма актуальным является систематическое исследование роли комплексонов в процессе стабилизации пероксида водорода, выявление основных закономерностей, определяющих этот процесс, направленное регулирование скорости разложения пероксида водорода с целью обеспечения заданного технологического режима при окислительной обработке практических объектов.
Целью настоящей работы является систематическое изучение влияния комплексонов и комплексонатов металлов различной природы на процесс разложения пероксида водорода и создание стабилизаторов пероксида водорода для решения ряда практических задач.
Для достижения поставленной цели необходимо было изучить влияние добавок карбоксил- и фосфорсодержащих комплексонов на скорость реакции разложения пероксида водорода и определить кинетические параметры этих реакций.
Основными задачами в плане выявления общих закономерностей влияния комплексонов на скорость разложения пероксида водорода являются:
- изучение зависимости стабилизирующей способности
комплексонов от устойчивости образуемых ими комплексов;
дифференцированная оценка каталитической активности свободных катионов и соответствующих комплексонатов;
определение каталитической активности комплексонатов катионов-катализаторов (Fe +иСи2+);
изучение влияния природы комплексона и катиона на каталитические свойства комплексонатов;
изучение устойчивости комплексонов различной природы к окислению в среде пероксида водорода;
- разработка эффективных композиций на основе
комплексонов для регулирования скорости разложения пероксида
водорода и создания ресурсосберегающих технологий пероксидного
окисления в микроэлектронной, текстильной и целлюлозо-
бумажной промышленностях.
Работа выполнена в рамках Российской Государственной научно-технической программы "Экологически безопасные процессы химии и химической технологии" и в соответствии с планом научно-исследовательских работ ГНИЙ ИРЕА.
Научная новизна. Проведено систематическое исследование влияния комплексонов и комплексонатов металлов на процесс разложения растворов пероксида водорода.
Определены кинетические параметры реакции разложения пероксида водорода в присутствии широкого круга комплексонов различной природы.
Установлены основные факторы, влияющие на скорость разложения пероксида водорода: равновесное остаточное количество катионов-катализаторов, каталитическая активность образующихся комплексонатов и устойчивость комплексонов к окислению.
Показано, что определяющая роль комплексонов в качестве стабилизаторов заключается в связывании катионоЗ-катализаторов (Fe3+, Cu2+) в высокоустойчивые комплексы.
Выявлена корреляция устойчивости комплексонатов катионов-катализаторов и стабилизирующей способности соответствующих комплексонов.
На основании изучения модельных систем проведена дифференцированная оценка каталитической активности свободных катионов и соответствующих комплексонатов. Выявлено, что определяющим фактором, влияющим на каталитическую активность комплексонатов, является дентатность лиганда.
Изучена устойчивость комплексонов различной природы к окислению в агрессивной среде пероксида водорода.
Практическая значимость работы. На основании
проведенных исследований разработаны эффективные композиции
на основе комплексонов для решения ряда практических задач:
стабилизации пероксидсодержащих моющих растворов в
микроэлектронной промышленности; регулирования процесса
пероксидного отбеливания . в текстильной и целлюлозо-
бумажной промышленности.
На предложенные композиции ("Диком", "Диарин") разработана научно-техническая документация, осуществлены опытно-промышленные наработки и внедрения, проведены успешные производственные испытания.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены
на XVII Всесоюзном Чугаевском совещании по химии
комплексных соединений (Минск, 1990); IV Международной научно-технической конференции "PAP-FOR". (Санкт-Петербург, 1996).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 статьи и 2 тезиса докладов.
Объем работы. Диссертационная работа изложена на 111 страницах текста, включая 17 таблиц и 25 рисунков, список литературы содержит 128 наименований.