Россия
Фотоколориметрическим методом исследована каталитическая активность четырёх ионов металлов четвёртого периода таблицы Д.И. Менделеева в реакции окисления иодида калия персульфатом аммония. Наибольшее увеличение скорости реакции наблюдается в присутствии сульфата меди, наименьшее – в присутствии солей кобальта и никеля
катализ переходными металлами, окисление, персульфат-ионы
К окислительно-восстановительным превращениям относят процессы передачи электронов от восстановителя к окислителю. Окислителями выступают вещества, характеризующиеся высокими значениями окислительно-восстановительного потенциала: кислород, озон, перекисные соединения, персульфаты, перманганаты, гипохлориты, иодаты, нитраты и др. Важным в химическом процессе является не токсичность исходных реагентов и продуктов их превращения. Пероксид водорода (ПВ), озон, кислород – наилучшие, так как конечным продуктом их восстановления в водной среде является вода. Повысить эффективность действия окислителей позволяет введение катализаторов.
Окисление органических веществ пероксидом водорода проводят гомогенно и гетерогенно на катализаторах типа Фентона. В гомогенном катализе это сульфаты, либо нитраты переходных металлов (меди и железа); в гетерогенном – ионы кристаллической решетки оксидов переходных металлов [1]. В работе [2] исследовали окисление органических соединений кислородом воздуха в присутствии трет-бутилгидропероксида и диацетата меди (II). Авторами [3] предложено кондуктометрическое наблюдение за процессами глубокого окисления 4-нитрофенола, 2,4- и 2,6-динитрофенолов ПВ в присутствии ионов Fe2+. Установлено [4], что окислительная деструкция n-аминобензолсульфамида в водных растворах в присутствии ПВ и катионов Fe3+ возрастает до 30 раз относительно некаталитического окисления. В работе [5] найдены условия эффективной каталитической делигнификации растительного сырья ПВ без использования органических кислот. При очистке сточных вод (СВ) [6] комбинированными окислительными методами перспективна окислительная деструкция примесей ПВ в присутствии металлов переменной валентности. Для очистки СВ от органических красителей предложено [7] использовать Fe2O3 и феррит-хромит никеля (II) – меди (II) (Ni0,3Cu0,7Fe0,6Cr1,4O4). Перспективным в процессах очистки СВ от органических соединений [8] является катализатор, содержащий оксиды Mn и Ce. Окисление озоном на смеси оксидов меди и хрома рекомендовано для очистки СВ, образующихся при отмывке печатных плат в электронной промышленности [9]. Гальванокоагуляционный метод с эффектом короткозамкнутого гальванического элемента пары Fе-С позволяет проводить очистку СВ и оборотных вод за счет генерирования в системе ионов Fe2+ и Fe3+ – катализаторов разложения ПВ с образованием гидроксильных, супероксидных радикалов [10].
Персульфаты (пероксосульфаты) – соли пероксосерных кислот, растворимые в воде, содержат пероксидную цепочку в анионе, сильные окислители (восстанавливаются до сульфатов), разлагаются при нагревании с образованием кислорода, отбеливающие и дезинфицирующие средства, наряду с озоном применяются в получении окислительных битумов, как инициаторы радикальной полимеризации [11]. Механизмы реакций окисления персульфатами и ПВ включают стадии образования активных радикалов. Исследования превращения ПВ обширны в отличие от реакций с участием персульфат-иона.
Цель нашей работы – исследование влияния переходных металлов на кинетику окисления ионов I– ионами S2O82–. Фотоколориметрическим методом в водном растворе, при 20 оС определены значения средних скоростей окисления иодид-ионов персульфатом аммония в присутствии серной кислоты и простых солей двухвалентных металлов: Cu, Fe, Ni, Co. По результатам экспериментов ионы металлов можно расположить в ряд по убыванию каталитической активности в исследуемой реакции: Cu2+ > Fe2+ > Co2+ ≈ Ni2+.
1. Конькова, Т.В. Каталитическое окисление щавелевой кислоты в водных растворах пероксидом водорода / Т.В. Конькова, И.А. Почиталкина, Е.Ю. Либерман - Текст: электронный // Катализ в промышленности. - № 3. - 2007. - С. 14-18. - URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_11714278_67660043.pdf (дата обращения: 20.02.2023).
2. Додонов, В.А. Селективное гетерогенно-каталитическое окисление С-Н-связей некоторых углеводородов системой диацетат меди (II) - трет-бутилгидропероксид - кислород воздуха / В.А. Додонов, Т.И. Зиновьева. - Текст: электронный // Вестник Нижегородского университета, - 2004. - № 1(4). - С. 75-86. - URL:http://www.unn.ru/pages/vestniki_journals/99990197_West_him_2004_1(4)/B_1 -11.pdf (дата обращения: 20.02.2023).
3. Немченко, М.Н. Кондуктометрическое исследование окисления нитро-фенолов пероксидом водорода в присутствии ионов железа (II) / М.Н. Немченко, А.А. Соловьёва, О.Е. Лебедева. - Текст: электронный // Известия высших учеб-ных заведений. Серия: Химия и химическая технология. - 2008. - Т. 51. - № 5. - С. 34-36. - URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_ 17745374_55222146.pdf (дата обращения: 20.02.2023).
4. Дамбуева, Д.В. Окислительная деструкция п-аминобензолсульфамида пероксидом водорода в присутствии катионов Fe3+ / Д.В. Дамбуева. - Текст: электронный // Вестник Бурятского государственного университета. Химия, фи-зика. - 2013. - № 3. - С. 26-29. - URL: http://journals.bsu.ru/content/pages/156/ himiya,_fizika._2013_3.pdf (дата обращения: 20.02.2023).
5. Пен, В.Р. Кинетика разложения пероксида водорода в присутствии вольфрамата, молибдата, серной кислоты и их смесей / В.Р. Пен, Н.В. Каретни-кова, И.Л. Шапиро и др. - Текст: электронный // Успехи современного естество-знания. - 2010. - № 9. - С. 212-213. - URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=8913 (дата обращения: 20.02.2023).
6. Батоева, А.А. Каталитическое окисление серосодержащих соединений / А.А. Батоева, Б.А. Цыбикова, С.Л. Будаев. - Текст: электронный // Вестник бу-рятского государственного университета. - 2011. - № 3. - С. 59-65. - URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_16382426_31970956.pdf (дата обраще-ния: 20.02.2023).
7. Зеленская, Е.А. Изучение каталитической активности оксидов переход-ных элементов в реакции разложения пероксида водорода / Е.А. Зеленская, В.М. Чернышев, Н.П. Шабельская и др. - Текст: электронный // Фундаментальные ис-следования. - № 4-2. - 2016. - С. 261-265. - URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_25953349_75538613.pdf (дата обраще-ния: 20.02.2023).
8. Савиных, Д.С. Синтез и исследование катализаторов для жидкофазно-го окисления органических веществ / Д.С. Савиных, Т.В. Конькова, Е.Ю. Либер-ман и др. - Текст: электронный // Успехи в химии и химической технологии. - 2008.- Т. XXII. - № 9 (89). - С. 87-91. - URL: https://www.elibrary.ru/download/ elibrary_20190487_ 23184640.pdf (дата обращения: 20.02.2023).
9. Фаттахова, А.М. Применение катализаторов в окислительных процес-сах очистки природных и сточных вод / А.М. Фаттахова, А.Г. Кирсанова, Р.И. Хан-гильдин. - Текст: электронный // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитек-тура. - 2011. - №2. - С. 83-87. - URL: https://www.elibrary.ru/download/ elibrary_20361910_23930337.pdf (дата обращения: 20.02.2023).
10. Цыбикова, Б.А. Синергизм действия ионов меди и железа при гальванохимическом окислении тиоцианатов пероксидом водорода / Б.А. Цыбикова - Текст: электронный // Вестник Бурятского государственного университета. - 2013. - № 3. - С. 24-26. - URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary _19041695_67940194.pdf (дата обращения: 20.02.2023).
11. Гудкова, В.Д. Определение энергии активации гомогенной реакции окисления иодид-иона персульфатом / В.Д. Гудкова, В.А. Слободян, Е.Г. Шубен-кова. - Текст: электронный // В книге: Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства. Материалы 9-ой международной научно-технической конференции. - 2019. - С. 272-273. - URL: https://www.elibrary.ru/ download/ elibrary_39216007_45438821.pdf (дата обращения: 20.02.2023).
