Окислення парів ацетону та етанолу на платиновому дроті

Размещено на http://www.allbest.ru/

Окислення парів ацетону та етанолу на платиновому дроті

Розрізняний М.В.

Аспірант

Одеський національний університет імені І.І. Мечникова, Україна

Черненко О.С.

д-р.фіз.-мат.наук, проф.

Одеський національний університет імені І.І. Мечникова, Україна

Калінчак В.В.

д-р. фіз.-мат.наук, проф.

Одеський національний університет імені І.І. Мечникова, Україна

В даній роботі розглядається неізотермічне окислення (горіння) малих домішок ацетону та етанолу в повітрі на платиновому дроті. Використовується припущення про повне окислення ацетону та етанолу на платині, як каталізаторі, та перший порядок реакцій окислення:

Газова суміш створювалась наступним чином. В колбу наливалось невелика кількість рідини (ацетону чи етанолу). Всередину рідини за допомогою компресора подавався потік повітря. На виході отримували повітряна суміш з парами горючої рідини. Даний потік можна було розбавляти паралельним чистим повітряним потоком. В якості каталізатора використовується платиновий дріт діаметром d = 95 мкм і довжиною L = 56 мм, який розташований всередині скляної вертикальної колби. Всередині неї прокачувалася ламінарно (Re = 58) газова суміш з малими домішками пару ацетону чи етанолу відносно дротини зверху вниз (пари важчі за повітря).

Основною експериментальною залежністю є вольтамперная характеристика дроту, отримана в режимі стабілізації сили струму. Дріт підключався до мультиметра Picotest 3510A по трьох-провідній схемі. Опір платинового дроту визначається згідно закону Ома (без урахування опору контактів до платинового дроту) і середня температура дроту з квадратичної залежності опору дроту від температури:

Таким чином розраховані залежності температури платинового дроту від сили струму, що протікає через неї (рис. 1). При концентраціях парів горючого газу вище певного значення ці залежності проявляють гістерезисний характер. Різниця температур високо та низькотемпературного стаціонарних режимів каталітичного окислення на дротині дозволяє оцінювати концентрацію - тепловий ефект реакції, розрахований на 1 кг горючого газу, Дж/кг; Yf - відносна масова концентрація горючого газу в газовій суміші; cpg - ізобарна питома теплоємність газової суміші; Tg - температура газової суміші; Le=Dffag - число Льюїса; m - показник ступеня в залежності Nu від Pr.

окислення ацетон етанол дріт

Аналітична залежність (умову стаціонарності температури каталізатора) квадрата сили струму від стаціонарної температури каталізатора при сталій концентрації горючого газу в повітрі має вигляд:

де в - коефіцієнт масо переносу парів в повітрі, k - константа хімічної реакції.

Залежність /(T) описує експериментальні низько і високотемпературні стаціонарні стани. Максимум на цій залежності визначає каталітичне самозаймання горючого газу, а мінімум - каталітичне згасання. Якщо ж порівнювати окислення ацетону і етанолу на платині, то каталітичне займання етанолу є більш легшим. Однак розігрів каталізатора при окисленні ацетону є суттєвішим. Застосовуючи умову екстремуму & ! &Т = 0 до залежності (1) в результаті отримаємо систему рівнянь для визначення критичних умов каталітичного самозаймання (i) та згасання (е). Ця залежність має клиноподібну форму (рис. 2), для аналітичного описання якої можна доволі точно оцінити значення енергії активації та передекспонентного множника реакції окислення: ацетон: Е = 84 кДж/моль, к0 = 1.5-1 06 1/c; етанол: E = 92 кДж/моль, k0 = 4-107 1/c.

В даному термохімічному методі дослідження вольт-амперних характеристик доступно визначати умови виродження критичних умов каталітичного окислення. Ці параметри дозволяють також оцінювати кінетичні характеристики реакцій окислення в широкому температурному діапазоні.

Размещено на Allbest.ru