Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
Пероксид водорода используется также для очистки сточных вод процессов вулканизации резины, нитрования, тепловой обработки металлов от нитритов (при рН 2—5):
Ш2 + Н202 Юз + Н20 (25)
За рубежом пероксид водорода широко используется в мокрой очистке газов, в том числе для обезвреживания соединений типа N0^. Основными источниками выделения оксидов азота (см. п, 4.5.3) являются производство азотной кислоты, нитрование органических соединений (производство взрывчатых веществ, красителей, пластмасс), высокотемпературное горение топлива и термическая обработка металлов. В водном растворе оксиды азота окисляются пероксидом водорода по уравнениям
N0 + Н202 —* Ю2 + Н20 (26)
N0 + N02 + 2Н202 —> 2НЖ)3 + Н20 (27)
2N02 + Н202 —> 2Ш0з (28)
В действительности механизм сложен, предполагается, что проме-
366
жуточным продуктом является азотистая кислота, которая в воде разлагается:
2НШ2 —> НТО3 + 2ТО + Н20 (29)
При окислении N0 в качестве промежуточных продуктов образуются также ]Ч203 (N0 +. Ш2) и М204 (N02 + 1Ю2). Эти соединения быстро реагируют с Н202 по уравнениям
Ы203 + 2Н202 —> 2НШ3 + Н20 (30)
N204 + Н202 —> 2НШ3 (31)
Пероксид водорода способен непосредственно окислить азотистую кислоту в азотную, что является одним из преимуществ этого окислителя. Эффект очистки газов от моноксида азота составляет .85—95%, а от диоксида — 95—99,9%. Все другие известные способы мокрой очистки газов от оксидов азота менее эффективны.
Пероксид водорода служит также эффективным реагентом для очистки сточных вод от активного хлора. Хлор в различных формах присутствует во многих промышленных сточных водах и обычно используется для обеззараживания сточных вод перед сбросом в водоемы. Содержание хлора особенно высоко в сточных водах хлорных заводов и водах тепловых электростанций, использующих его для борьбы с обрастаниями в охладительных системах.
Пероксид водорода взаимодействует со всеми формами свободного хлора, но скорость реакции зависит от рН. Хлор и хлорноватистая кислота реагируют медленно, гипохлорит — очень быстро. Поэтому дехлорирование пероксидом водорода должно проводиться при рН 7—9, где гипохлорит-ионы являются преобладающей формой активного хлора:
0СГ+ Н202 —> СГ + 02 + Н20 (32)
Реакция заканчивается за несколько минут.
Пероксид водорода может использоваться и для очистки от соединений тяжелых металлов. Так, в сточных водах фотопромышленности, цехов гальванических покрытий, в отходах добычи и обогащения руд присутствуют соединения серебра. В форме свободных ионов серебро токсично для микроорганизмов, поэтому присутствие серебра в сточных водах, поступающих на биологическую очистку, нежелательно. При обработке таких сточных вод пероксидом водорода в кислой среде ионы серебра восстанавливаются до металлического состояния:
367
2Ag+ + Н202 —-> 2Ag0 + 02 + 2Н+
(33)
Ионы двухвалентного железа, являющиеся типичными примесями различных категорий сточных и природных вод, легко окисляются Н202 по реакции
2Ге2+ + Н202 + 2Н+ —> 2?е*+ + 2Н20 (34)
Перманганат легко разрушается пероксидом водорода при очистке вод от Мп(УИ). В кислой среде (* 10~2 М Н2804) реакция протекает по стехиометрическому уравнению:
2МпО; + 5Н202 + 6Н+ —> 2Мп2+ + 502 + 8Н20 (35)
Эта реакция обычно используется для определения концентрации растворов Н202. Катализатором ее служит Мп02, поэтому рекомендует-
ся первую каплю МПО4 добавить в титруемый раствор пероксида до закисления его серной кислотой.
Аналогичным образом соединения хрома (VI), содержащиеся в сточных водах гальванических цехов и предприятий кожевенной промышленности, восстанавливаются при рН < 3,5 до Сг(Ш):
2СгО^" + ЗН202 + 10Н+ -—> 2Сг*+ + 302 + 8Н20 (36)
Пероксид водорода используется и для очистки сточных вод от некоторых органических* соединений. Так, в сточных водах текстильной промышленности, производстве строительных материалов и органических растворителей присутствует формальдегид. Окисление формальдегида пероксидом водорода протекает быстро, причем образующаяся муравьиная кислота окисляется далее до С02:
СН20 + 2Н202—•»С02 + ЗН20 (37)
Окисление до кислоты протекает за 10 мин, после чего реакция замед-ляется. реакция ускоряется в присутствии катализаторов - платини-рованного графита, палладия. Особенно эффективно реакция протекает при повышении температуры до 50°С и выше. При окислении высоких концентраций формальдегида совместно с другими органическими веществами предложено в качестве катализатора использовать активированный уголь при температуре 240°С.
Алифатические спирты (включая метанол) и карбоновые кислоты (за исключением муравьиной), а также жирные спирты эффективно окисляются пероксидом водорода лишь в присутствии катализаторов, главным образом ионов железа (реактив Фентона), инициирующими распад Н202 на ОН-радикалы. При использовании реактива Фентона 368 за 3 ч при комнатной температуре достигаются следующие эффекты очистки спиртов (при исходной концентрации общего органического углерода 255—275 мг/л): метанол — 98%, этанол — 52, пропанол — 67, бутанол — 66; кислот (365—445 мг С/л): муравьиная — 98%, уксусная — 36%, пропионовая — 60%.
