ГАЗОВЫЕ РАЗРЯДЫ КАК ИНСТРУМЕНТ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ И РАСТВОРНЫХ СРЕД И СИНТЕЗА НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

  • Andrey A. Gushchin Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Vladimir I. Grinevich Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Elena Yu. Kvitkova Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Grigoriy I. Gusev Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Dmitry A. Shutov Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Alexander N. Ivanov Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Anna S. Manukyan Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Vladimir V. Rybkin Ивановский государственный химико-технологический университет
DOI: https://doi.org/10.6060/ivkkt.20236607.6835j
Ключевые слова: газоразрядная плазма, очистка водных растворов, органические и неорганические поллютанты, синтез оксидных материалов

Аннотация

В статье приводится обзор результатов исследований процессов очистки газовых и растворных сред от органических (тетрахлорметан, 1,4-дихлорбензол и 2,4-дихлор-фенол, и др.) и неорганических (Cr(VI), Mn(VII), Cu2+, Fe2+3+, Zn2+, Cd2+, Ni2+ и др.) веществ, а также синтеза оксидных материалов на основе вышеуказанных металлов под действием диэлектрического барьерного разряда (ДБР) и разряда постоянного тока атмосферного давления. Работы выполнены в совместных исследованиях, проведенных на кафедрах Промышленной экологии и Технологии приборов и материалов электронной техники ИГХТУ за последние 10 лет. В результате исследований выявлены кинетические закономерности разложения вышеуказанных органических веществ, т.е. определены эффективные константы скорости и скорости реакций разложения и их зависимости от параметров ДБР (мощности, расхода газа и раствора). На основе этих данных найдены энергетические эффективности процессов разложения. Определены основные продукты разложения и их зависимости от параметров разряда. Предложены вероятные механизмы протекающих процессов. Показано, что действие разряда постоянного тока на водные растворы приводит к восстановлению Cr(VI) и Mn(VII) в составе Cr2O72- и MnO4- до ионов Cr3+ и Mn2+. При действии того же разряда на растворы солей, содержащих ионы Cu2+, Fe2+3+, Zn2+, Cd2+, Ni2+, наблюдается образование коллоидных растворов гидроксосоединений указанных ионов. Методами ДРС, СЭМ, ЭРС, РФА ТГА, ДСК определены размеры получающихся частиц их фазовый и химический состав. Показано, что прокалка полученных частиц приводит к образованию кристаллических оксидов соответствующих металлов. Таким образом, действие разряда обеспечивает очистку водных растворов от тяжелых металлов с образованием оксидных материалов наноразмерного диапазона, которые обладают полупроводниковыми и каталитическими свойствами.

Для цитирования:

Гущин А.А., Гриневич В.И., Квиткова Е.Ю., Гусев Г.И., Шутов Д.А., Иванов А.Н., Манукян А.С., Рыбкин В.В. Газовые разряды как инструмент очистки газовых и растворных сред и синтеза неорганических материалов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 7. С. 120-131. DOI: 10.6060/ivkkt.20236607.6835j.

Литература

Bruggeman P.J., M. Kushner M.J., Locke B.R., Gardeniers J.D.E., Graham W.G., Graves B., Hofman-Caris R.C., Maric D., Reid J.P., Ceriani E., Fernandez Riva D., J. Foster J.E., Garrick S.C., Gorbanev Y., Hamaguchi S., Iza F., Jablonowski H., Klimova E., Kolb J., Krcma F., Lukes P., Machala Z., Marinov I., Mariotti D., Mededovic Thagard S., D Minakata D., Neyts E.C., Pawlat J., Petrovic Z.L., Pflieger R., Reuter S., Schram D.C., Schröter S., Shiraiwa M., Tarabová B., Tsai P.A., Verlet J.R.R, von Woedtke T., Wilson K.R., Yasui K., Zvereva G. // Plasma Sources Sci. Technol. 2016. V. 25. N 5. P. 053002. DOI: 10.1088/0963-0252/25/5/053002.

Rybkin V.V., Shutov D.A. // Plasma Phys. Rep. 2017. V.43. N 11. P. 1089-1113. DOI: 10.1134/S1063780X17110071.

Adamovich I., Agarwal S., Ahedo E., Alves L.L., Baal-rud S., Babaeva N., Bogaerts A., Bourdon A., Bruggeman P.J., Canal C., Choi E.H., Coulombe S., Donkó Z., Graves D.B., Hamaguchi S., Hegemann D., Hori M., Kim H.H., Kroesen G.M.W., Kushner M.J., Laricchiuta A., Li X., Magin T.E., Mededovic Thagard S., Miller V., Murphy A.B., Oehrlein G.S., Puac N., Sankaran R.M., Samukawa S., Shiratani M., Šimek M., Tarasenko N., Terashima K., Thomas Jr E., Trieschmann J., Tsikata S., Turner M.M., van der Walt I.J., van de Sanden M.C.M., von Woedtke T. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2022. V. 55. N 37. P. 373001. DOI:10.1088/1361-6463/ac5e1c.

Choukourov A., Manukyan A.S., Shutov D.A., Rybkin V.V. // ChemChemTech.[Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2016. V. 59. N 12. P. 5-16. DOI: 10.6060/tcct.20165912.5413.

Laroussi M. // Front. Phys. 2020. V. 8. N 74. P. 1-7. DOI: 10.3389/fphy.2020.00074.

Laroussi M. // Plasma. 2018. V. 1. N 1. P. 47-60. DOI: 10.3390/plasma1010005.

Choi H.S., Rybkin V.V., Titov V.A., Shikova T.G., Ageeva T.A. // Surf. Coat. Technol. 2006. V. 200. N 14-15. P. 4479-4488. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2005.03.037.

Titov V.A., Rybkin V.V., Shikova T.G., Ageeva T.A., Golubchikov O.A., Choi H.S. // Surf. Coat. Technol. 2005. V. 199. N 2-3. P. 231-236. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2005.01.037.

Chokradjaroen C., Wang X., Niu J., Fan T., Saito N. // Mater. Today Adv. 2022. V. 14. P. 100244. DOI: 10.1016/j.mtadv.2022.100244.

Foster J.E. // Phys. Plasmas. 2017. V. 24. N 5. P. 055501. DOI: 10.1063/1.4977921.

Misra N.N. // Trends Food Sci. Technol. 2015. V. 45. N 2. P. 229-244. DOI: 10.1016/j.tifs.2015.06.005.

Mu R., Liu Y., Li R., Xue G., Ognier S. // Chem. Eng. J. 2016. V. 296. N 2-3. P. 356-365. DOI: 10.1016/j.cej.2016.03.106.

Ivanov A.N., Shutov D.A. Manukyan A.S., Rybkin V.V. // Plasma Chem. Plasma Process. 2018 V. 33. N 4. P. 63-73. DOI: 10.1007/s11090-018-9936-9.

Titov V.A., Rybkin V.V., Maximov A.I., Choi H.-S. // Plasma Chem. Plasma Process. 2005. V. 25. N 5. P. 503-518. DOI: 10.1007/s11090-005-4996-z.

Shutov D.A., Artyukhov A.I., Ivanov A.N., Rybkin V.V. // Plasma Phys. Rep. 2019. V. 45. N 11. P. 997–1004. DOI: 10.1134/S1063780X19100052.

Titov V.A., Rybkin V.V., Smirnov S.A., Kulentsan A.L., Choi H.-S. // Plasma Chem. Plasma Process. 2006. V. 26. N 5. P. 543-555. DOI: 10.1007/s11090-006-9014-6.

Smirnov S.A., Shutov D.A., Bobkova E.S., Rybkin V.V. // Plasma Chem. Plasma Process. 2015. V. 35. N 4. P. 639–657. DOI: 10.1007/s11090-015-9626-9.

Bobkova E.S., Smirnov S.A., Zalipaeva Ya.V., Rybkin V.V. // Plasma Chem. Plasma Process. 2014. V. 34. N 4. P. 721–743. DOI: 10.1007/s11090-014-9539-z.

Smirnov S.A., Shutov D.A., Bobkova E.S., Rybkin V.V. // Plasma Chem. Plasma Process. 2016. V. 36. N 2. P. 415–436. DOI: 10.1007/s11090-015-9669-y.

Shutov D.A., Smirnov S.A., Bobkova E.S., Rybkin V.V. // Plasma Chem. Plasma Process. 2015. V. 35. N 1. P. 107–132. DOI: 10.1007/s11090-014-9596-3.

Shutov D.A., Batova N.A., Smirnova K.V., Ivanov A.N., Rybkin V.V. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2022. 55. N 34. P. 345206. DOI: 10.1088/1361-6463/ac74f8.

Gear C.W. Numerical Initial Value Problems in Ordinary Differential Equations. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall. 1971. 253 p.

Gushchin A.A., Grinevich V.I., Izvekova T.V., Kvitkova E.Yu., Tyukanova K.A., Rybkin V.V. // Int. J. Environ. Sci. Technol. 2020. V. 17. Р. 3449–3458. DOI: 10.1007/s13762-020-02703-2.

Gushchin A.A., Grinevich V.I., Kozlov A.A., Kvitkova E.Yu., Shutov D.A., Rybkin V.V. // Plasma Chem. Plasma Process. 2017. V. 37. N 5. Р. 1331-1341. DOI: 10.1007/s11090-017-9828-4.

Gushchin A.A., Grinevich V.I., Izvekova T.V., Kvitkova E.Yu., Tyukanova K.A., Rybkin V.V. // Chemosphere. 2021. V. 270. P. 129392. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.129392.

Gushchin A.A., Grinevich V.I., Izvekova T.V., Kvitkova E.Yu., Tyukanova K.A., Rybkin V.V. // Plasma Chem. Plasma Process. 2019. V. 39. N 2. P. 461–473. DOI: 10.1007/s11090-019-09958-9.

Gushchin A.A., Grinevich V.I., Shulyk V.Ya., Kvitkova E.Yu., Rybkin V.V. // Plasma Chem. Plasma Process. 2018. V. 38. N 1. P. 123–134. DOI: 10.1007/s11090-017-9857-z.

Gusev G.I., Gushchin A.A., Grinevich V.I., Izvekova T.V., Sharonov A.V., Rybkin V.V. // ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 7. P. 88-94. DOI: 10.6060/ivkkt.20206307.6182.

Bobkova E.S., Khodor Ya.V., Kornilova O.N., Rybkin V.V. // High Temp. 2014. V. 52. N 4. P. 511 – 517. DOI: 10.1134/S0018151X14030055.

Smirnova K.V., Ivanov A.N., Shutov D.A., Manukyan A.S., Rybkin V.V. // Russ. J. Neorg. Chem. 2022. V. 67. N 3. P. 262-266. DOI: 10.1134/S0036023622030123.

Shutov D.A., Batova N.A., Rybkin V.V. // High Energy Chem. 2020. V. 54. N 1. P. 59-63. DOI: 10.1134/S0018143920010117.

Shutov D.A., Sungurova A.V., Manukyan A.S., Izvekova A.A., Rybkin V.V. // High Energy Chem. 2019. V. 53. N 5. P. 385-389. DOI: 10.1134/S0018143919050126.

Shutov D.A., Sungurova A.V., Manukyan A.S., Rybkin V.V. // High Energy Chem. 2018. V. 52. N 2. P. 429-432. DOI: 10.1134/S0018143918050144.

Shutov D.A., Sungurova A.V., Smirnova K.V., Manukyan A.S., Rybkin V.V. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2018. V. 61. N 9-10. P. 24-30. DOI: 10.6060/ivkkt20186109-10.5802.

Shutov D.A., Sungurova A.V., Smirnova K.V., Rybkin V.V. // High Energy Chem. 2018. V. 52. N 1. P. 95-98. DOI: 10.1134/S0018143918010125.

Shutov D.A., Sungurova A.V., Choukourov A., Rybkin V.V. // Plasma Chem. Plasma Process. 2015. V. 36. N 5. P. 1253-1269. DOI: 10.1007/s11090-016-9725-2.

Shutov D.A., Smirnova K.V., Ivanov A.N., Rybkin V.V. // Plasma Chem. Plasma Process. 2022. V. 42. N 1. P. 179-190. DOI: 10.1007/s11090-021-10208-0.

Smirnova K.V., Shutov D.A., Ivanov A.N., Manukyan A.S., Rybkin V.V. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 7. P. 28-34. DOI: 10.6060/ivkkt.20226507.6629.

Smirnova K.V., Shutov D.A., Ivanov A.N., Manukyan A.S., Rybkin V.V. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 7. P. 83-88. DOI: 10.6060/ivkkt.20216407.6409.

Shutov D.A., Ivanov A.N., Rakovskaya A.V., Smirnova K.V., Manukyan A.S., Rybkin V.V. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2020. V. 53. N 44. P. 445202. DOI: 10.1088/1361-6463/aba4d7.

Shutov D.A., Smirnova K.V., Gromov M.V., Ivanov A.N., Rybkin V.V. // Plasma Chem. Plasma Process. 2018. V. 38. N 1. P. 107-121. DOI: 10.1007/s11090-017-9856-0.

Shutov D.A., Rybkin V.V., Ivanov A.N., Smirnova K.V. // High Energy Chem. 2017. V. 51. N 1. P. 65-69. DOI: 10.1134/S0018143917010118.

Опубликован
2023-05-17
Как цитировать
Gushchin, A. A., Grinevich, V. I., Kvitkova, E. Y., Gusev, G. I., Shutov, D. A., Ivanov, A. N., Manukyan, A. S., & Rybkin, V. V. (2023). ГАЗОВЫЕ РАЗРЯДЫ КАК ИНСТРУМЕНТ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ И РАСТВОРНЫХ СРЕД И СИНТЕЗА НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 66(7), 120-131. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20236607.6835j
Выпуск
Том 66 № 7 (2023)
Раздел
ХИМИЯ неорганич., органич., аналитич., физич., коллоидная, высокомол. соединений

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

1 2 > >>