К.х.н. Волгина Т. Н.

Томский политехнический университет, Россия

Влияние технологических параметров на процесс окисления салициловой кислоты

Обезвреживание токсичных органических соединений с истекшим сроком годности или запрещенных к применению представляет в настоящее время серьезную проблему. К таким соединениям относятся некондиционные пестициды, боевые отравляющие вещества, фармацевтические препараты и другие токсичные отходы. Существующие методы обезвреживания, такие как захоронение, сжигание, плазмохимическое разрушение, несовершенны, имеют ряд недостатков и во многом не отвечают экологическим требованиям.

Один из перспективных методов обезвреживания концентрированных токсичных отходов является комбинирование жидкофазного и электрохимического окисления, так называемое непрямое электроокисление. Проведенные ранее исследования показали, что с помощью этого метода можно осуществлять глубокую деструкцию металлоорганических пестицидов [1] и лекарственных средств [2]. Однако в последнем случае не были изучены факторы, влияющие на скорость глубокого окисления.

Поэтому целью данной работы является исследование влияния плотности тока и температуры на скорость минерализации салициловой кислоты (СК).

Процесс проводили на лабораторной установке, состоящей из реактора окисления (снабженного свинцовыми электродами, рубашкой и мешалкой), источника постоянного тока и термостата.

За ходом процесса следили, проводя спектрофотометрические измерения и определяя химическое потребление кислорода (ХПК).

Известно, что значительное влияние на скорость деструкции органических веществ оказывает сила тока (при которой ведут электроокисление) и температура.

Из рисунка 1 видно, что в условиях эксперимента, при увеличении силы тока, количество промежуточных продуктов деструкции СК через 80 мин окисления уменьшается в соотношении сила тока к оптической плотности при максимуме 460 нм 1А:А5=0,2(Е):0,05(Е).

Рисунок 1. Спектры поглощения сернокислотного раствора СК в видимой области при разных значениях силы тока (τ=80 минут)

С увеличением силы тока до максимального значения (5 А) содержание промежуточных продуктов в сернокислотном растворе достигается значительно раньше и соответственно их разрушение происходит быстрее. При 1–2 А максимум оптической плотности и содержание промежуточного соединения в объеме наблюдается на 120–140 мин, а при 5А уже на 15 минуте.

При большей силе тока, деструкция самой салициловой кислоты также происходит значительно быстрее и протекает по следующей схеме:

Данная хронология наблюдается как в видимой, так и в УФ области при длинах волн 460 нм и 295 нм.

Полученные результаты подтверждаются так же данными по определению суммарного содержания органического углерода – наиболее оптимального аналитического метода контроля процесса обезвреживания органических смесей, в особенности неизвестного состава, которые показывают, что скорость окисления салициловой кислоты увеличивается в 2,5 при максимальных значениях тока.

Таблица 1. Изменение ХПК в процессе окисления СК (С_cк = 0,34 мг/см³)

Время окисления, мин	I, А	0	30	60	90	120	150
ХПКСК, мг/дм^3	5	12460	1985	0	–	–	–
	3	13610	3782	208	20	0	–
	1	15300	7479	3924	1741	890	10

Однако увеличение плотности тока более 0,75 А/см² приводит к выделению большого количества газообразных продуктов, образующихся при окислении органических компонентов. Электрохимические процессы вносят также большой вклад в разогрев реакционной массы. При больших токах, из-за повышенной температуры, происходит разложение окислителей. В результате чего скорость минерализации СК замедляется, а часть СК и промежуточных продуктов ее деструкции в виде аэрозоля уносится в атмосферу.

Поэтому в дальнейшем при разработке технологии обезвреживания фармацевтических препаратов рекомендуем проводить процесс при плотности тока 0,6–0,7 А/см² и температуре не более 50 ºС.

Литература:

1. Волгина Т. Н., Новиков В. Т., Курченко П. В. Исследование нового метода окислительного обезвреживания пестицида гранозана // Ползуновский вестник, 2009. – т. – № 3. – С. 168–171.

2. Peremitina S. P., Volgina T. N., Novikov V T. Indirect Electrochemical Liquid-Phase Oxidation of Salicylic and Sulfosaticylic Acide // Russian journal of applied chemistry, 2008. – т. – № 6. – Р. 1081–1083.