В технологиях утилизации вредных веществ, таких как сжигание или нейтрализация, в отходящих газах может содержаться остаточное количество токсичных соединений или их производных. Эти выбросы содержат промежуточные и побочные продукты процесса, такие как продукты неполного сгорания или нейтрализации и другие вредные соединения типа диоксинов и фуранов. Поэтому крайне желательно наличие низкозатратной экологически безопасной технологии, которая обеспечит глубокую деструкцию токсичных веществ. Такой технологией “доочистки”, дополняющей базовые технологии сжигания и нейтрализации может быть технология нетермической плазмы (ТНП) или коронного разряда. Это многообещающая технология для переработки следовых концентраций вредных соединений, таких как NO2, SO2, летучих органических веществ, имеющихся в выбросах промышленных предприятий, фосфорорганических соединений (ФОС) в отходящих абгазах при хранении и уничтожении боевых отравляющих веществ.
Основной задачей работы являлось исследование кинетики деструкции различных веществ в коронном разряде, подтверждение и обоснование возможности и условий применения данной технологии.
В экспериментах использовался реактор коронного разряда с диэлектрическим барьером. Для анализа концентраций ФОС и этана на входе и на выходе из реактора использовался масс-спектрометр с молекулярно-пучковым отбором пробы, хромато-масс-спектрометр с напуском пробы через натекатель. Для исследования нелетучих ФОС применялся метод силилирования – замещение атомов водорода в ОН-группе ФОС на триметисилан с последующим анализом пробы на ХМС.
Впервые получены экспериментальные результаты исследования кинетики процессов деструкции следовых концентраций ФОС и этана (10 - 1000 ppm) в коронном разряде. Было установлено, что при малых начальных концентрациях С0 степень уменьшения концентрации в результате деструкции - С/С0, подчиняется следующему закону: ln(C/C0) = -KPF-1C0-1, где Р - поглощаемая разрядом мощность в Вт, F-объемный расход газа-носителя в см3/с, К- константа скорости деструкции. Параметр V = KPF-1C0-1 представляет собой энергию, затраченную на деструкцию одной молекулы примеси. Это означает, что с уменьшением С0, начальной концентрации примеси, количество энергии, которую необходимо затратить на деструкцию примесей пропорционально уменьшается. Изучена зависимость от параметра V от концентрации исходных веществ и продуктов степени деструкции веществ и состава продуктов деструкции. Обсуждаются различные механизмы деструкции.
Проведенные исследования обосновывают низкое энергопотребление при высокой эффективности технологии.
Научно обоснованы и экспериментально показаны следующие преимущества этой технологии:
Результаты работ неоднократно докладывались на различных международных форумах и конференциях, в частности:
Работы в рамках данного проекта были поддержаны грантами (4): NATO Linkage Grant DISRM.LG961353, NATO Linkage Grant DAAG - 98-1-0512, US Army Research Office DAAG55-98-0068, US Army Research Office DAAG55-98-1-0512
1. O.P. Korobeinichev, A.A. Chernov, V.V. Sokolov, L.N. Krasnoperov. "Kinetics of Destruction of DIMP in Corona Discharge" .Intern. Journal Chem. Kinetics 34: 5, pp. 331-337 (2002).
2. О.П.Коробейничев, А.А. Чернов, В.В. Соколов, Л.Н. Красноперов."Деструкция фосфорорганических соединений в коронном разряде". Химическая физика, т.21, №12, 27-31 (2002).
3. Chernov, A.A.; Krishtopa, L.G.; Korobeinichev, O.P.; Krasnoperov, L.N. "Kinetics, Products and Mechanism of Destruction of Ethane in Corona Discharge: Experiment and Modeling ". J. Adv. Oxid. Technol. V.6, N1, 23-29,(2003).
4. O.P. Korobeinichev, A.A. Chernov, Krasnoperov, L.N. "Destruction of chemical warfare agent simulants in corona discharge" The International CWDestruction Symposium, 22-25 March, 1998, Munster, Germany. Proceedings.(Editors D. Starrock and A. Krippendorf),1998