Сборник тезисов докладов IX Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2006

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Безопасность ядерных технологий»

Все доклады секции


ИЗУЧЕНИЕ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЦИРКОНИЯ В РЕАКЦИИ ДЕНИТРАЦИИ

Беланова Е.А.

Озерский технологический институт (филиал) МИФИ

Козлова В.Б.

ФГУП «ПО «Маяк»

Среди разнообразных методов денитрации, известных к настоящему времени, наиболее важную роль, благодаря своей эффективности, простоте и экономической целесообразности, играет химическое разрушение нитратов посредством реакции с муравьиной кислотой в условиях гомогенного автокатализа. Недостатком метода является высокая вероятность неконтролируемого развития процесса.

В литературе показана принципиальная возможность применения метода твёрдофазного катализа для денитрации азотнокислых растворов сложного солевого состава в динамическом режиме муравьиной кислотой в присутствии импрегнированной на силикагеле платине (Pt/SiO2). В связи с дороговизной платины представляет практический интерес замена её более дешёвыми катализаторами.

Цель работы - оценка принципиальной возможности применения циркония в качестве катализатора для реакции денитрации муравьиной кислотой.

Установлено, что при температуре 80оС бурное вскипание раствора с выделением бурого газа NO2 наблюдается в присутствии обоих катализаторов примерно через 3–5 секунд, а без них – через 20–30 секунд. Во всех случаях активная фаза реакции продолжалась в течение приблизительно 20–30 мин. После этого реакция протекает спокойнее, без вскипания, но интенсивность газовыделения не снижается.

Продолжительность индукционного периода, как в присутствии циркония, так и без него примерно одинакова при 19–23оС. Начало выделения бурого газа зафиксировали примерно через 50–60 минут. В случае же нагревания соотношение значений величин индукционного периода без катализатора и в присутствии него составляет приблизительно 6:1. Основная часть исходного продукта разрушается в первые 2-3 часа. Результаты разрушения нитрат- и формиат-ионов в присутствии циркония и платинового катализатора существенно не различаются.

Степени каталитического разрушения азотной кислоты муравьиной близки по своим значениям, как в присутствии разных количеств циркония, так и платины и в среднем равны 80,0% от исходного содержания азотной кислоты. Степень разложения формиат-ионов в обоих случаях приблизительно одинакова независимо от количества добавляемых катализаторов и составляет около 89%.

Проверка каталитического влияния циркония и платины на разрушение азотистоводородной кислоты (АВК) из подкисленного до 0,1 моль/л по азотной кислоте содового раствора при температурах от 21 до 80oС показала, что реакция разрушения АВК в присутствии циркония во всём температурном диапазоне в статических условиях протекает значительно медленнее в отличие от реакции денитрации. Температурный фактор не оказывает заметного влияния на степень разрушения АВК.

На основании проведённых исследований можно сделать следующие выводы:

·         в статических условиях показана принципиальная возможность применения металлического гранулированного циркония как катализатора для реакции денитрации;

·         каталитическая эффективность циркония практически не уступает каталитической эффективности платинового катализатора, импрегнированного на силикагеле марки АСКГ (АСКГ/Pt);

·         продолжительность индукционного периода в присутствии металлических циркония и платины практически одинакова и составляет 50-60 минут температуре 19-22oС и 35-45 при 24-25оС;

·         результаты степени каталитического разрушения азотной кислоты муравьиной близки по своим значениям как в присутствии разных количеств циркония, так и платины, и в среднем равны 80,0% от исходного содержания азотной кислоты;

·         реакция разрушения АВК в присутствии циркония во всём температурном диапазоне в статических условиях протекает значительно медленнее в отличие от реакции денитрации;

·         температурный фактор не оказывает заметного влияния на степень разрушения АВК в присутствии металлического циркония;

·         с ростом температуры от 30 до 80oС среднее значение степени разрушения АВК на платине увеличивается от 11 до 35%.