Исследование окислительной активности хлорсодержащих окислителей | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: , ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №13 (147) март 2017 г.

Дата публикации: 31.03.2017

Статья просмотрена: 52 раза

Библиографическое описание:

Пинчукова К. В., Глазкова Я. В., Кужугалдинова З. Б. Исследование окислительной активности хлорсодержащих окислителей // Молодой ученый. — 2017. — №13. — С. 77-80. — URL https://moluch.ru/archive/147/41228/ (дата обращения: 19.08.2018).



В работе представлен анализ возможных химических процессов, протекающих в растворах кислородсодержащих соединений хлора. Рассмотрены возможные формы существования хлорсодержащих соединений в зависимости от кислотности среды растворов.Проанализирована окислительная активность растворов хлорной извести и гипохлорита натрия.

Ключевые слова: соединения хлора, окислительная активность, активный хлор, факторы, параметры процесса

Хлор и хлорсодержащие соединения по механизму своего действия относятся к классу сильных окислителей. В данном качестве их часто используют для очистки сточных вод от поливалентных металлов (марганца, железа, хрома и др.), сероводорода, цианидов и др. [2, 3, 5]. А также данные соединения находят широкое применение как дезинфицирующие средства, обладающие самым широким спектром противомикробной активности, сравнительно быстрым действием и дешевизной [1].

Благодаря разнообразию форм выпуска и широкому спектру активности в отношении различных микроорганизмов хлорсодержащие дезинфицирующие средства применяют для, дезинфекции поверхностей, мебели, оборудования, посуды, инвентаря, белья, игрушек в медицинских организациях, организациях общественного питания, объектах коммунально-бытового обслуживания, детских дошкольных и образовательных учреждениях, культурно-оздоровительных и спортивных комплексах, учреждениях социального обеспечения, пенитенциарной системе и т. д. Данная группа препаратов активно применяется для дезинфекции сточных вод, вод плавательных бассейнов, питьевой воды [1, 4, 7].

Следует отметить, что во всех случаях эффективность применения хлорсодержащих реагентов (окислителей) в различных областях промышленности и медицины напрямую зависит от окислительной активности используемого соединения.

Таким образом, изучение особенностей окислительно-восстановительных свойства хлорсодержащих окислителей, а также факторов, влияющих на их окислительную активность, является в настоящее время актуальной задачей.

Хлор и различные хлорпроизводные широко применяются для производства: красителей, растворителей, отбелке целлюлозы, а также в производстве синтетических полимерных материалов [4]. Эффективность применения хлорсодержащих реагентов в различных областях промышленности и медицины напрямую зависит от окислительной активности используемого соединения.

Наиболее полно свойства растворов хлора и его кислородных соединений изучены группами ученых под руководством профессоров Флиса И. Е. и Тумановой Т. А. [4]. В этих работах установлено, что участниками окислительных процессов могут быть все компоненты растворов кислородных соединений хлора. Доля же участия этих компонентов в окислительных процессах зависит от рН и присутствия в растворах восстановителя. Максимум скорости окисления в нейтральных растворах гипохлоритов обусловлен только свойствами окислительной системы. Показано, что реакции, протекающие в растворах «активного хлора», относятся к типу реакций, катализируемых в слабокислой и нейтральной средах ионами Н+ и ОН-. Ионы Н+ и ОН- в окислительно-восстановительных реакциях могут быть и участниками процесса, и катализаторами его.

В своих исследованиях Флис И. Е. и Туманова Т. А. пришли к выводу, что в растворах кислородных соединений хлора окислительные процессы обусловлены действием атомарного кислорода, образующимся в результате разложения «активного хлора» при взаимодействии с восстановителями (в качестве восстановителей могут выступать катионы металлов — Mn2+, Fe2+ и др.):

Mn2+

НСlО → НСl + О٠

Процесс образования кислорода в результате разложения хлорноватистой кислоты НСlО более вероятен, чем такой же процесс разложения гипохлорит-ионов СlО¯.

При совместном присутствии в растворе хлорноватистой кислоты и гипохлорит-иона разложение их с образованием атомарного кислорода более вероятно, чем процесс образования кислорода в результате разложения одного из компонентов [2–4].

В чистых растворах гипохлорит-ионы наиболее устойчивы в щелочной среде при рН до 10, а в нейтральной, кислой и слабощелочной средах разлагается с образованием кислорода, хлорида и хлората.

В нейтральной и слабокислой средах разложение «активного хлора» происходит по следующим схемам: НСlО + СlО¯ → О2 + 2Сl¯ + H+

НСlО + 2СlО¯ → СlО3¯ + 2Сl¯ + H+

В кислой среде разложение идет по следующим реакциям:

НСlО → О2 + 2Сl- + 2H+

3НСlО → СlО3 + 2Сl- + H+

На скорость кислородного разложения «активного хлора» значительно влияет присутствие катализаторов [4]. Ряд авторов указывают [4, 5], что в качестве катализаторов могут выступать ионы металлов переменной валентности. По данным работ [7,11] активность металлов в качестве катализатора уменьшается в ряду Со2+ > Ni2+ > Сu2+ > Fе2+. В отличие от этих ионов соединения марганца значительно повышают степень окисления в сильнокислой и слабощелочной средах [2, 3].

В присутствии катализаторов, восстановления «активного хлора», до хлорида могут восстанавливаться даже хлораты, и, вероятно, участвовать в окислительном процессе [7]. Поэтому можно предположить, что атомарный кислород можно получить каталитическим разложением «активного хлора» во всем диапазоне рН, в котором хлор находится в растворе в виде кислородных соединений (рис.1).

Рис. 1. Содержание форм «активного хлора» в растворе при различных диапазонах рН [1]

Таким образом, проведенный литературный анализ исследуемой проблемы показал, что окислительно-восстановительный процесс с участием хлорсодержащих окислителей (молекулярного хлора, кислородных соединений хлора и др.) преимущественно протекает с разложением «активного хлора» на атомарный кислород и хлорид-ионы. Именно атомарный кислород выступает как активный реагент-окислитель в окислительно-восстановительных процессах. Причем, присутствие катионов поливалентных металлов (Mn2+, Fe2+ и др.), оказывает катализирующее действие на процесс восстановления «активного хлора», что значительно ускоряет время протекания процесса. Следовательно, окислительную активность хлорсодержащих окислителей можно оценивать по содержанию в них «активного хлора».

В экспериментальной части работы были проанализированы на содержание «активного хлора» растворы хлорсодержащих окислителей: 1 % раствора хлорной извести и гипохлорита натрия. Кроме того, экспериментальным путем установлено влияние рН растворов на окислительную активность хлорсодержащих соединений (исследования проводились с использованием растворов гипохлорита натрия). Обоснованность и достоверность полученных результатов подтверждается представительностью и надежностью исходных данных; сходимостью результатов теоретического анализа и аналитического исследования с результатами экспериментальных исследований [6].

Полученные результаты экспериментальных исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1

Содержание «активного хлора» врастворах хлорсодержащих окислителей

Объем тиосульфата натрия, пошедшего на титрование, см3

Содержание «активного хлора», мг

Раствор хлорной извести

13,8

2,46

2,46

14,0

2,49

13,7

2,44

Раствор гипохлорита натрия

23,6

4,20

4,15

23,8

4,24

23,7

4,22

Анализируя полученные данные о содержании «активного хлора» в исследуемых хлорсодержащих растворах можно сделать вывод о том, что наиболее эффективным реагентом в качестве окислителя является раствор гипохлорита натрия. Следовательно, далее в исследованиях в качестве хлорсодержащего окислителя рассматривали только растворы гипохлорита натрия.

Для исследования влияния рН раствора на полноту окислительного осаждения ионов марганца (II) растворами гипохлорита натрия была приготовлена серия стандартных модельных растворов с разными значениями рН (от 4,0 до 10,0) и постоянным содержанием ионов Мn2+ 100 мг/дм3. Методика проведения эксперимента заключалась в следующем: в семь мерных колб вместимостью 100 см3 вносили 10 см3 стандартного раствора сульфата марганца с концентрацией ионов Мn (II) — 1,00 мг/см3 и доводили дистиллированной водой до метки. Концентрация ионов Мn2+ в полученном модельном растворе составляла 100 мг/дм3. Затем полученные модельные растворы количественно переносили в конические колбы для титрования объемом 250 см3. Далее в каждую колбу вносили 2 см3 реагента-окислителя 1 % раствор гипохлорита натрия. Далее колбу закрывали притертой пробкой, тщательно перемешивали и оставляли на 10 минут. Образовавшийся в ходе реакции осадок диоксида марганца (МnО2) отфильтровывали в другую коническую колбу на 250 см3 через фильтр «синяя лента». Далее в полученном фильтрате определяли остаточное содержание ионов Мn2+ фотометрическим методом с использованием персульфата аммония.

Полученные результаты исследований показали, что при равных концентрация катионов осаждаемого марганца (Мn2+) и реагента-окислителя (раствора гипохлорита натрия — NaClO) в растворе максимальные показатели извлечения металла наблюдаются в интервале рН от 4,0 до 6,5, т.е в диапазоне с преимущественным образованием молекулНОСl.

Литература:

1. Бахир В. М., Леонов Б. И., Паничева С. А., Прилуцкий В. И., Шомовская Н. Ю. Химический состав и функциональные свойства хлорсодержащих дезинфицирующих растворов. Вестник новых медицинских технологий, № 4, 2003г.

2. Мишурина О. А. Электрофлотационное извлечение марганца из гидротехногенных ресурсов горных предприятий // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2009. № 3. С. 72–74.

3. Мишурина О. А., Чупрова Л. В., Муллина Э. Р. Особенности химических способов извлечения марганца из технических растворов // молодой ученый. 2013. № 5. С. 84–86.

4. Туманова Т. А., Флис И. Е. Физико-химические основы отбелки целлюлозы: Химические и физико-химические свойства хлора и его кислородных соединений / Под ред. Мищенко К. П. — М.: Лесная промышленность, 1972. — 262 с.

5. Чантурия В. А., Шадрунова И. В., Медяник Н. Л., Мишурина О. А. Технология электрофлотационного извлечения марганца из техногенного гидроминерального сырья медноколчеданных месторождений Южного Урала // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2010. № 3. С. 89–96.

6. Чупрова Л. В., Ершова Л. В., Муллина Э. Р., Мишурина О. А. Инновационный образовательный процесс как основа подготовки современного специалиста // Современные проблемы науки и образования. 2014, № 6, С.864.

7. Яковлев С. В., Краснобородько И. Г., Рогов В. М. Технология электрохимической очистки воды. — Л.: Стройиздат, Ленинградское Отделение, 1987. — 312 с.

Основные термины (генерируются автоматически): раствор гипохлорита натрия, окислительная активность, атомарный кислород, раствор, кислородное соединение хлора, результат разложения, различная область промышленности, гипохлорит натрия, слабощелочная среда, хлорноватистая кислота.


Похожие статьи

Анализ основных направлений практического применения...

Ключевые слова: кислородные соединения хлора, окислительная активность, факторы, параметры процесса, электролиз.

При взаимодействии хлора с водой протекает его гидролиз с образованием хлорноватистой кислоты по схеме

Особенности химических способов извлечения марганца из...

Скорость окисления Mn (II) молекулярным хлором сильно зависит от рН раствора. Так, в кислой среде протекает обратная реакция, идущая с образованием молекулярного хлора, а в нейтральной и слабощелочной среде происходит разложение хлорноватистой кислоты с...

Получение гипохлорита натрия | Статья в сборнике...

Использование гипохлорита натрия при обработке свиного навоза приводит к обеззараживанию и разложению летучих, имеющих неприятный запах жирных кислот, а это в свою очередь сокращает интенсивность запахов навоза.

Использование электролизованных растворов поваренной соли...

раствор, CIO, хлорноватистая кислота, увеличение концентрации, продукт электролиза, поваренная соль, окисел хлора, мембрана, водородный ион электролиза, активность, HCIO, электролитическое расщепление растворов.

Применение гипохлорита натрия при лечении мелких домашних...

Раствор гипохлорита натрия получают путем активации 0,9 % раствора хлорида натрия электрохимическим способом с помощью электромезеров и «Ключ», выпускаемых НПО «Петролайзер», г. Санкт-Петербург.

Технология получения ферратов, предусматривающая...

Согласно первоначальному варианту [9], к щелочному раствору гипохлорита натрия добавляли пасту гидроксида железа(Ш), полученную из хлорида железа(Ш) и гидроксида натрия в воде.

Эффективность использования натрия гипохлорита...

Данные выпаивания растворов натрия гипохлорита в концентрации 100-200 мг/л с первых суток раз в семь дней свидетельствуют об отсутствии негативных влияний на организм перепелов со стороны препарата в период интенсивной яйцекладки...

Эффективность применения натрия гипохлорита при...

При консервировании кукурузного силоса гипохлоритом натрия снижалась интенсивность микробиологических процессов.

5. Изучение биологически активных соединений в семенах тыквы различных сортов / С. Б. Хусид, А. И. Петенко, И. С. Жолобова, Е. Е. Нестеренко...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Анализ основных направлений практического применения...

Ключевые слова: кислородные соединения хлора, окислительная активность, факторы, параметры процесса, электролиз.

При взаимодействии хлора с водой протекает его гидролиз с образованием хлорноватистой кислоты по схеме

Особенности химических способов извлечения марганца из...

Скорость окисления Mn (II) молекулярным хлором сильно зависит от рН раствора. Так, в кислой среде протекает обратная реакция, идущая с образованием молекулярного хлора, а в нейтральной и слабощелочной среде происходит разложение хлорноватистой кислоты с...

Получение гипохлорита натрия | Статья в сборнике...

Использование гипохлорита натрия при обработке свиного навоза приводит к обеззараживанию и разложению летучих, имеющих неприятный запах жирных кислот, а это в свою очередь сокращает интенсивность запахов навоза.

Использование электролизованных растворов поваренной соли...

раствор, CIO, хлорноватистая кислота, увеличение концентрации, продукт электролиза, поваренная соль, окисел хлора, мембрана, водородный ион электролиза, активность, HCIO, электролитическое расщепление растворов.

Применение гипохлорита натрия при лечении мелких домашних...

Раствор гипохлорита натрия получают путем активации 0,9 % раствора хлорида натрия электрохимическим способом с помощью электромезеров и «Ключ», выпускаемых НПО «Петролайзер», г. Санкт-Петербург.

Технология получения ферратов, предусматривающая...

Согласно первоначальному варианту [9], к щелочному раствору гипохлорита натрия добавляли пасту гидроксида железа(Ш), полученную из хлорида железа(Ш) и гидроксида натрия в воде.

Эффективность использования натрия гипохлорита...

Данные выпаивания растворов натрия гипохлорита в концентрации 100-200 мг/л с первых суток раз в семь дней свидетельствуют об отсутствии негативных влияний на организм перепелов со стороны препарата в период интенсивной яйцекладки...

Эффективность применения натрия гипохлорита при...

При консервировании кукурузного силоса гипохлоритом натрия снижалась интенсивность микробиологических процессов.

5. Изучение биологически активных соединений в семенах тыквы различных сортов / С. Б. Хусид, А. И. Петенко, И. С. Жолобова, Е. Е. Нестеренко...

Задать вопрос