Влияние плазмы коронного разряда и озона на скорость фотокаталитического окисления паров ацетона и бензола

Влияние плазмы коронного разряда отрицательной полярности на скорость фотокаталитического окисления (ФКО) паров ацетона и бензола исследовали путем изучения динамики изменения состава газо-воздушной смеси в статическом реакторе вместимостью 404 л методом ИК-спектроскопии in situ. В качестве фотокатализатора использовали диоксид титана марки Hombifine N, который освещали светом УФ-ламп с длиной волны λ = 365 нм. Скорость фотокаталитического окисления паров субстрата сравнивали со скоростью окисления в плазме коронного разряда, скоростью темнового окисления озоном (побочным продуктом горения разряда), скоростью фотокаталитического окисления в присутствии озона, а также со скоростью фотокаталитического окисления при одновременной обработке среды плазмой коронного разряда. Показано, что скорость окисления различных субстратов как отдельно в плазме, так и в озонсодержащей атмосфере гораздо ниже, чем при фотокаталитическом окислении, однако при применении коронного разряда повышается скорость протекания фотокаталитического окисления так же, как и скорость окисления в озонсодержащей атмосфере. При этом существенное накопление озона в газовой смеси при воздействии разрядом отмечается только после расходования 80–90 % окисляемого субстрата. Определен порядок реакции ФКО ацетона по озону и показано, что воздействие плазмы позволяет значительно ускорить ФКО бензола за счет существенного снижения дезактивации фотокатализатора, наблюдаемого при индивидуальном ФКО бензола.

1. Думнов А.Д. и др. Охрана окружающей среды в России / Ред. Лайкам К.Э. Росстат, 2018. 125 с.

2. Peral J., Ollis D.F. // J. Catal. 1992. Vol. 136, № 2. P. 554-565.

3. Herrmann J. // Catal. Today. 1999. Vol. 53, № 1. P. 115-129.

4. Di Paola A. et al. // J. Hazard. Mater. 2012. Vol. 211-212. P. 3-29.

5. Paz Y. // Appl. Catal. B Environ. 2010. Vol. 99, № 3-4. P. 448-460.

6. Lyulyukin M.N. et al. // Appl. Catal. B Environ. 2018. Vol. 220. P. 386-396.

7. Zhao J., Yang X. // Build. Environ. 2003. Vol. 38, № 5. P. 645-654.

8. Fujishima A., Rao T.N., Tryk D.A. // J. Photochem. Photobiol. C Photochem. Rev. 2000. Vol. 1, № 1. P. 1-21.

9. Carp O., Huisman C.L., Reller A. // Prog. Solid State Chem. 2004. Vol. 32, № 1-2. P. 33-177.

10. Gaya U.I., Abdullah A.H. // J. Photochem. Photobiol. C Photochem. Rev. 2008. Vol. 9, № 1. P. 1-12.

11. Valeeva A.A. et al. // Sci. Rep. 2018. Vol. 8, № 1. P. 1-10.

12. Zainullina V.M., Zhukov V.P., Korotin M.A. // J. Photochem. Photobiol. C Photochem. Rev. 2015. Vol. 22. P. 58-83.

13. Mills A., Le Hunte S. // J. Photochem. Photobiol. A Chem. 1997. Vol. 108, № 1. P. 1-35.

14. Hoffmann M.R. et al. // Chem. Rev. 1995. Vol. 95, № 1. P. 69-96.

15. Linsebigler A.L., Lu G., Yates J.T. // Chem. Rev. 1995. Vol. 95, № 3. P. 735-758.

16. Fujishima A., Zhang X., Tryk D.A. // Surf. Sci. Rep. 2008. Vol. 63, № 12. P. 515-582.

17. Ohtani B. // Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews. 2010. Vol. 11, № 4. P. 157-178.

18. Fujishima A. et al. // Molecules. 2014. Vol. 19, № 11. P. 17424-17434.

19. Yamazaki S., Tanaka S., Tsukamoto H. // J. Photochem. Photobiol. A Chem. 1999. Vol. 121, № 1. P. 55-61.

20. Dillert R. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2013. Vol. 15, № 48. P. 20876-20886.

21. Sahel K. et al. // Appl. Catal. B Environ. 2016. Vol. 188. P. 106-112.

22. Wong C.C., Chu W. // Environ. Sci. Technol. 2003. Vol. 37, № 10. P. 2310-2316.

23. Méndez-Román R., Cardona-Martínez N. // Catal. Today. 1998. Vol. 40, № 4. P. 353-365.

24. Sauer M.L., Ollis D.F. // J. Catal. 1996. Vol. 158, № 2. P. 570-582.

25. Jeong M.-G. et al. // Appl. Surf. Sci. North-Holland, 2013. Vol. 271. P. 164-170.

26. Cao L. et al. // J. Catal. Academic Press, 2000. Vol. 196, № 2. P. 253-261.

27. Marafi M. et al. // Handb. Spent Hydroprocessing Catal. 2017. P. 141-220.

28. Parrino F. et al. // Appl. Catal. B Environ. 2015. Vol. 178. P. 37-43.

29. Yu K.P., Lee G.W.M. // Appl. Catal. B Environ. 2007. Vol. 75, № 1-2. P. 29-38.

30. Zhang P., Liu J. // J. Photochem. Photobiol. A Chem. 2004. Vol. 167, № 2-3. P. 87-94.

31. Threshold limit values for chemical substances and physical agents and biological exposure indices // ACGIH Worldwide, Signature Publications. 2004. 109-128 p.

32. Каспаров А.А. и др. ГОСТ 12.1.005—88 // Государственный стандарт СССР. 1989.

33. Van Durme J. et al. // Appl. Catal. B Environ. 2007. Vol. 74, № 1-2. P. 161-169.

34. Urashima K., Chang J.S. // IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 2000. Vol. 7, № 5. P. 602-614.

35. Abou Saoud W. et al. // Appl. Catal. B Environ. 2017. Vol. 213. P. 53-61.

36. Lyulyukin M.N., Besov A.S., Vorontsov A.V. // Plasma Chem. Plasma Process. 2011. Vol. 31, № 1. P. 23-39.

37. Kozlov D., Besov A. // Appl. Spectrosc. 2011. Vol. 65, № 8. P. 918-923.

38. Bettoni M. et al. // J. Photochem. Photobiol. A Chem. 2013. Vol. 268. P. 1-6.

39. El-Maazawi M. et al. // J. Catal. Academic Press, 2000. Vol. 191, № 1. P. 138-146.

40. Szanyi J., Kwak J.H. // J. Mol. Catal. A Chem. 2015. Vol. 406. P. 213-223.

41. Selishchev D.S. et al. // Appl. Catal. B Environ. 2017. Vol. 200. P. 503-513.

42. Bui T.D. et al. // Appl. Catal. B Environ. 2011. Vol. 107, № 1-2. P. 119-127.

43. Einaga H., Futamura S., Ibusuki T. // Appl. Catal. B Environ. 2002. Vol. 38, № 3. P. 215-225.

44. Kozlov D.V. // Theor. Exp. Chem. 2014. Vol. 50, № 3. P. 133-154.

45. Satoh K., Matsuzawa T., Itoh H. // Thin Solid Films. 2008. Vol. 516, № 13. P. 4423-4429.