" Н а у к а м о л о д ы х " , 3 0 - 3 1 м а р т а 2 0 1 7 г . , А р з а м а с
П о с в я щ а е т с я 1 0 0 - л е т и ю Р о с т и с л а в а Е в г е н ь е в и ч а А л е к с е е в а
74
раза меньше, чем для ионов Cr
3+
(для России). Наиболее употребительными
способами конвертации ионов Cr
6+
в Cr
3+
являются химические или
электрохимические [2]. Так как восстановление Cr
6+
является обратимой
реакцией, то в химических способах приходится использовать избыток
восстановителей (обычно сульфат железа (II), сульфит натрия, метабисульфит
натрия). Эти реагенты и продукты восстановления (SO
2
) являются источниками
вторичного загрязнения. При электрохимическом способе процесс имеет
низкие скорости, так как хром в растворе присутствует в виде анионов (Cr
2
O
7
2-
в кислой или CrO
4
2-
в щелочной), транспорт которых к катоду затруднён.
Другим сильным поллютантом воды является фенол (Ph), годовое
мировое производство которого составляет несколько миллионов тонн. По
своему воздействию он даже более опасен, чем хром (ПДК=0.001 мг/л, Россия).
Традиционные методы удаления Ph, либо слишком медленные
(биодеградация), либо дорогие (озонирование, УФ+ Н
2
О
2
), либо приводят к
образованию продуктов более токсичных, чем сам Ph (хлорфенолы при
хлорировании).
Реальные сточные воды всегда содержат смесь загрязнителей как
органических, так и неорганических, для удаления которых требуются как
окислители, так и восстановители [3]. В частности, для удаления ионов Cr
6+
необходимы восстановительные процессы, тогда как для Ph нужны
окислительные реакции. Газовые разряды над поверхностью раствора приводят
к появлению в нем частиц с различными окислительно-восстановительными
возможностями - ·ОН, НО
2
·, Н
2
О
2
, Н, О и другие [4,5]. Действительно,
исследования действия разряда постоянного тока на водный раствор Cr(VI),
проведенные в работах [6,7] для разрядов постоянного тока в аргоне (ток 40
мА, концентрация 5 мг/л -[6]; ток 40 мА, концентрация 40 мг/л -[7]), показали,
что Cr
6+
действительно восстанавливался. В работе [8] восстановление Cr
6+
происходило и при действии разряда постоянного тока в воздухе (токи 20-80
мА, концентрации 3-10 мг/л). Единственной работой, в которой
продемонстрировано взаимное влияние процессов окисления-восстановления
ионов хрома и деградации Ph является работа [9]. В ней использовался
“электролиз тлеющим разрядом”, когда разряд образуется при погружении двух
электродов в раствор в малом газовом пузырьке вокруг катода. Разряд горел
при токе 100 мА и напряжении 500 В. Было обнаружено, что при начальной
концентрации Сr
6+
100 мг/л эффективность его восстановления за 15 мин.
обработки возрастала в ~2 раза при концентрации Ph 500 мг/л. При начальной
концентрации Ph 100 мг/л степень его деградации за 15 мин. обработки
возрастала в ~4 раза при концентрации Сr
6+
500 мг/л. Каких-либо зависимостей
от параметров разряда исследовано не было.
Поэтому целью работы было исследование применимости разряда
постоянного тока атмосферного давления в воздухе для реализации данных
процессов, а также выявление кинетических закономерностей их протекания
при различных параметрах разряда и начальных концентрациях растворов.
