Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Sulphur (IV) oxidation catalysed by iron (III) ions under conditions representative for atmospheric waters

Wilkosz I., Smalcerz D.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2011

|

Vol. 4, no. 2

115-118

EN

The catalytic S(IV) oxidation in atmospheric water is considered as one of the main reasons for acid rains. The paper presents results of kinetic studies on the S(IV) oxidation catalysed by Fe(III) ions. Laboratory experiments were carried out at concentrations of reactants and pH of solutions representative for acidified atmospheric waters. The results indicate that depending on the initial pH of the reaction solution and Fe(III) ion concentrations, the reaction orders lay in the range 0.5-1.5 and the reaction rates range between 2.10ź10-7 and 6.69ź10-6 molźdm-3źs-1. The results obtained suggest that the reaction is fast and it may play a significant role in the total oxidation of S(IV) in the atmosphere in highly polluted areas.

PL

Katalityczne utlenianie S(IV) w wodzie atmosferycznej uważane jest za jedną z głównych przyczyn kwaśnych deszczów. W artykule przedstawiono wyniki badań nad kinetyką procesu utleniania S(IV) katalizowanego jonami Fe(III). Badania laboratoryjne przeprowadzono przy stężeniach reagentów i pH roztworu odpowiadających zakwaszonej wodzie atmosferycznej. Otrzymane wyniki wskazują, że w zależności od początkowego pH roztworu i stężenia jonów Fe(III) rząd reakcji zmienia się w zakresie od 0.5 do 1.5, a szybkości reakcji przyjmują wartości z zakresu 2.10ź10-7 – 6.69ź10-6 molźdm-3źs-1. Otrzymane wyniki sugerują, że badana reakcja zachodzi szybko i może ona odgrywać znaczącą rolę w całkowitym utlenianiu S(IV) w atmosferze na obszarach silnie zanieczyszczonych.

2

Sulphur (IV) oxidation by oxygen in the presence of cobalt (II) ions in atmospheric waters

Wilkosz I., Smalcerz D.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2011

|

Vol. 4, no. 4

151-155

EN

The paper presents results of study on catalytic effect of Co(II) ions on the oxidation of S(IV) in aqueous solutions. Laboratory experiments were carried out at concentrations of reactants and pH found in atmospheric waters in heavily polluted atmospheres. The kinetic law parameters, i.e. the observed rate constant and the reaction order with respect to S(1Y) concentration, were determined. Depending on the initial pH of the reaction solution and Co (II) ion concentrations the S(D7) oxidation rates range between 2.2-10"8-1.6-10"5 moPdm"3^"1. The results obtained show that at an initial pH of 3.5- 5.0 catalytic activity of Co(II) is slight and it becomes significant at an initial pH of 6.0.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad katalitycznym działaniem jonów Co(II) na utlenianie S(PV) w roztworach wodnych. Badania laboratoryjne przeprowadzono przy stężeniach reagentów i pH roztworu spotykanych w wodach atmosferycznych na obszarach silnie zanieczyszczonych. Wyznaczono parametry równań kinetycznych tj. obserwowane stałe szybkości i rząd reakcji względem stężenia S(IV). W zależności od początkowego pH roztworu i stężeń jonów kobaltu szybkość reakcji utleniania zmieniała się w zakresie 2.2-10"*-1.6-10"5 mol-dm -s'1. Otrzymane wyniki wskazują, że przy początkowym pH roztworu w zakresie 3.5-5.0 aktywność katalityczna jonów Co(II) jest nieznaczna, staje się ona znacząca dopiero przy początkowym pH 6.0.

3

Sulphur(IV) Oxidation Catalysed by Manganese(II) Ions Under Conditions Representative for Atmospheric Waters

Wilkosz I., Smalcerz D.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2010

|

Vol. 17, nr 2-3

323-327

EN

Results of kinetic studies on the S(IV) oxidation catalysed by Mn(II) ions were presented. Laboratory experiments were carried out at concentrations of reactants and pH of Solutions representative for acidified atmospheric waters. The results indicate that at an initial pH of the reaction solution from 3.5 to 5.0 the reaction rate is independent of S(IV) concentration ie, the reaction is zero order with respect to S(IV) concentration (n = 0). At an initial pH of 6.0 the reaction order n changes with the reaction time. At the beginning of the process n = O, and then it changes into 0. The S(IV) oxidation rate depends on both Mn(II) concentration and initial pH of the solution. Under studied conditions the reaction is fast and it may play a significant role in the total oxidation of S(IV) in the atmosphere in highly polluted areas.

PL

Przedstawiono wyniki badań nad kinetyką utleniania S(IV) katalizowanego jonami Mn(II). Badania laboratoryjne przeprowadzono przy stężeniach reagentów i pH roztworu odpowiadających zakwaszonej wodzie atmosferycznej. Otrzymane wyniki wskazują, że przy początkowym pH roztworu w zakresie od 3,5 do 5,0 szybkość reakcji nie zależy od stężenia S(IV), tj. reakcja jest zerowego rzędu względem stężenia S(1V) (n = 0). Przy początkowym pH 6 rząd reakcji n zmienia się z czasem reakcji. Na początku procesu n = 0, a następnie przyjmuje wartość 0. Szybkość utleniania S(IV) zależy od stężenia Mn(II) i od początkowego pH roztworu. W badanych warunkach reakcja zachodzi szybko i może ona odgrywać znaczącą rolę w całkowitym utlenianiu S(IV) w atmosferze na obszarach silnie zanieczyszczonych.

4

Zagadnienia przemian zanieczyszczeń atmosfery w układach gaz-ciecz

Wilkosz I.

Zeszyty Naukowe. Inżynieria Środowiska / Politechnika Śląska

|

2003

|

z. 48

103-112

PL

W artykule podsumowano wyniki rozwijanych od kilku lat w Katedrze Ochrony Powietrza prac nad zagadnieniami związanymi z przemianami zanieczyszczeń atmosfery. Przeprowadzone dotychczas badania dotyczyły głównie równowagi i kinetyki procesów prowadzących do zakwaszania wody atmosferycznej. Zaprezentowano stworzone narzędzie w postaci uproszczonych modeli termodynamicznych do badania i interpretacji równowag w układach atmosferycznych gaz-ciecz oraz przedstawiono główne wyniki badań laboratoryjnych kinetyki katalitycznego utleniania S(IV) i badań modelowych równoczesnej absorpcji i utleniania S(IV).

EN

The paper presents the results of research works which have been developed in the Department of Air Protection for several years dealing with transformations of pollutants in the atmosphere. The research carried out so far concerns mainly equilibrium and kinetics of the processes leading to the atmospheric water acidification. The article presents a created research tool in the form of simplified thermodynamics models to studying and interpretation of equilibria in the atmospheric gas - liquid systems of the type NH3- strong bases-strong acids-weak acids-C02-H20. The paper shows the main results of laboratory and modelling research ofS(IV) catalytic oxidation kinetics in aqueous solutions under conditions similar to the atmospheric ones. Catalytic activity of Fe(III), Mn(II), Cu(II) and Co(ll) ions as well as their mixtures was estimated, the kind of interactions among them was determined (synergistic, antagonistic) and the rate of gaseous S02 removal from the atmosphere as a result of its absorption and oxidation in the atmospheric water droplets was estimated.

5

Równowagi w wieloskładnikowych układach atmosferycznych gaz-ciecz

Wilkosz I.

Zeszyty Naukowe. Inżynieria Środowiska / Politechnika Śląska

|

2000

|

z. 43

1-210

PL

Jednym z poważnych problemów globalnych spowodowanych zanieczyszczeniem powietrza atmosferycznego jest kwaśna mokra depozycja. Skuteczne ograniczenie tego zjawiska wymaga dokładnego poznania istoty procesów prowadzących do danego składu i odczynu wody atmosferycznej. Jednym z ważnych procesów decydujących o składzie wody atmosferycznej jest pochłanianie w niej gazowych zanieczyszczeń atmosfery. Z przeprowadzonego na podstawie literatury rozpoznania wynika, że w atmosferze dochodzi do ustalania się równowag w układach gaz-ciecz ( aerozolach, chmurach, mgłach, a często i w deszczach). Upoważnia to do badania tych układów metodami termodynamiki chemicznej. W niniejszej pracy przeprowadzono analizę termodynamiczna złożonych układów atmosferycznych gaz-ciecz z uwzględnieniem stężenia jonów wodorowych składu układu. Zrealizowanie tego zadania wymagało sformułowania pełnego modelu termodynamicznego równowagi układu wieloskładnikowego gaz - ciecz. W modelu uwzględniono nieidealność roztworów elektrolitów przez wprowadzenie współczynników aktywności obliczanych metodą Pitzera. Dzięki temu model jest słuszny zarówno dla roztworów rozcieńczonych (krople deszczu, mgły, chmury), jak i stężonych (ciekłe aerozole atmosferyczne). Za pomocą opracowanego pełnego modelu przeprowadzono analizę termodynamiczna podstawowych układów atmosferycznych: NH3-CO2-H20, NH3-SO2-CO2-H2O i NH3-H2SO4-HNO3-CO2-H2O. Na podstawie uzyskanych wyników przyjęto uzasadnione uproszczenia i sformułowano uproszczone, ale dostatecznie dokładne, modele termodynamiczne złożone równań opisujących równowagowy skład fazy ciekłej wymienionych układów w funkcji: 1) całkowitych stężeń kwasów i zasad obecnych w roztworze, 2) stężeń składników w fazie gazowej. W końcowym etapie pracy dokonano uogólnienia opisu równowagowego składu analizowanych układów, ich pojemności buforowej oraz obliczania średniego pH na dowolne układy typu NH3 - mocne zasady - mocne kwasy - słabe kwasy - CO2-H2O. Uzyskane w efekcie ogólne uproszczone modele termodynamiczne opisujące dostatecznie dokładnie równowagowy skład fazy ciekłej w funkcji całkowitych stężeń kwasów i zasad obecnych w roztworze, jak też i w funkcji stężeń składników w fazie gazowej stanowią dogodne narzędzie do badania stanów równowag w złożonych układach atmosferycznych gaz-ciecz. Mogą one również być przydatne w matematycznym modelowaniu procesów dynamicznych zachodzących w zanieczyszczonej atmosferze, upraszczając obliczanie siły napędowej tych procesów.

EN

One of the serious global problems caused by the atmospheric air pollution is acid wet deposition. In order to limitate this phenomenon effectively one has to get to know in detail the nature of chemical processes leading to a given composition and reaction of atmosperic water. On of the important processes which determine atmospheric water composition is absorption of the gaseous atmospheric pollutants. Data given in literature show that equlibria in atmospheric gas - liquid systems (in aerosols, clouds, fogs and often in rains) are reached. It gives a right to investigate these systems by chemical thermodynamics methods. In the present work a thermodynamic analysis of complex atmospheric gas - liquid systems was carried out taking into consideration a dependence of hydrogen ion concentration on composition of the system. In order to accomplish the aim of the work first of all the complete therodynamic nodel of multicomponent gas-liquid system equilibrium was formulated. In the model a nonideality of electrolyte solutions was taken into account by introducing the activity coefficients calculated by the Pitzer method. Owing to that, the model is correct for both diluted (droplets of rain, fog and clouds) and concentrated solutions (liquid atmospheric aerosols). By means of the developed complete model, thermodynamic analysis of basic atmospheric systems: NH3 - CO2 - H2O, NH3 - SO2 - CO2 - H2O and NH3 - H2SO4 - HNO3 - CO2 - H2O was carried out and calculations were made whose aim was to determine the influence of the type and concentrations of more important gaseous pollutants (NH3, H2SO4, HNO3, HCI, HNO2, SO2, CO2) on the atmospheric water equilibrium composition and reaction. Then, based on the obtained results, justified simplifications were made and simplified but accurate enough thermodynamic models were formulated. These models describe the equilibrium liquid phase composition of the aforementioned systems in the function of: 1) total concentrations of acids and bases present in the solution 2) concentrations of the components in the gas phase. At the final stage of the work generalization of the equilibrium composition description of the analysed systems, their buffer capacites and average pH calculation for any system of the type NH3 - strong bases - strong acids - weak acids - CO - H2O was made. The obtained general simplified thermodynamic models describing accurate enough equlibrium liquid phase composition in the function of total concentration of acids and bases present in the solution as well as in the function of gas phase components concentration constitute a convenient tool to examine states of equilibria in the complex atmospheric gas - liquid systems. They can be also usefull in mathematical modelling of dynamic processes which take place in the polluted atmosphere, simplifying the calculation of driving forces of these processes.

6

Wpływ amoniaku na rozpuszczalność kwaśnych zanieczyszczeń gazowych w wodzie atmosferycznej

Wilkosz I.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2000

|

Vol. 7, nr 1-2

87-96

PL

Amoniak odgrywa w atmosferze bardzo ważną rolę ze względu na to, iż jest on jedynym gazem o charakterze alkalicznym. W przeciwieństwie do niego inne gazowe zanieczyszczenia atmosfery decydujące o składzie wody atmosferycznej mają charakter kwaśny. Równoczesna absorpcja tych gazów w wodzie atmosferycznej prowadzi do wzrostu ich rozpuszczalności w wyniku ustalania się w roztworze równowag kwasowo-zasadowych. W pracy przedstawiono wyniki obliczeń rozpuszczalności gazów w wodzie w następujących układach: NH3-H2O, NH3-CO2-H2O, NH3-SO2-CO2-H2O, i NH3-SO2-H2SO4-HNO3-CO2-H2O. Przyjęte do obliczeń stężenia gazów odpowiadały stężeniom atmosferycznym. Uzyskane wyniki wskazują, że podczas równoczesnej absorpcji NH3 i gazów kwaśnych następuje znaczny wzrost ich rozpuszczalności: SO2 i HNO3 od kilku do kilkudziesięciu razy, H2SO4 od kilkudziesięciu do kilku tysięcy razy, a NH3 od kilkuset do kilkuset tysięcy razy.

EN

Ammonia plays a very important part in the atmosphere, since it is the only alkaline gas. In contrast to this gas, other gaseous pollutants which determine composition of the atmospheric water are acidic. Simultaneous absorption of these gases in the atmospheric water leads to an increase of their solubility, as a result of acid base equilibria being settled in the solution. The paper presents results of solubility calculations carried out for the following gas-water systems: NH3-H2O, NH3-CO2-H2O, NH3-SO2-CO2-H2O, and NH3-SO2-H2SO4-HNO3-CO2-H2O. Gas concentrations assumed for the calculations corresponded with the atmospheric concentrations. The results show that during simultaneous absorption of NH3 and acidic gases, a considerable increase of their solubility occurs: SO2 and HNO3 by a few dozen of times, H2SO4 by a few dozen to a few thousand times and NH3 by a few hundred to few hundred thousand times.

7

Badania kinetyki procesu katalitycznego utleniania S(IV) w roztworach wodnych o stężeniach zbliżonych do atmosferycznych

Wilkosz I., Konieczyński J., Zajusz-Zubek E.

Archiwum Ochrony Środowiska

|

1999

|

Vol. 25, no. 1

51-62

PL

Celem pracy było laboratoryjne zbadanie kinetyki utleniania S(IV) w wodzie przy stężeniach reagentów, katalizatorów i pH roztworu charakterystycznych dla wody atmosferycznej w zanieczyszczonym powietrzu Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego Przebadano proces katalizowany jonami Fe(III), Mn(II), CU(II) i ich mieszaninami. Wszystkie pomiary przeprowadzono w stałej temperaturze 298 K i przy stałym początkowym stężeniu S(IV) w roztworze wynoszącym ok. 1ˇ10-3 mol/dm3. Parametrami zmienianymi były natomiast stężenia katalizatorów i początkowe pH roztworu. Stężenia katalizatorów zmieniano w zakresie od 1ˇ10-7 do 1ˇ10-5 mol/dm3, a początkowe pH roztworu w zakresie od 3 do 5. Źródłem tlenu było przepuszczane przez roztwór powietrze. Na podstawie otrzymanych wyników zależności stężenia S(IV) od czasu t ustalono równania kinetyczne (...).

EN

The aim of the work was experimental investigation of kinetics of S(IV) oxidation in aqueous solution under conditions (pH and concentrations of reactants of catalysts) similar to those found in Uppersilesian Industrial Area. The process catalyzed by Fe(III), Mn(II) and Cu(II) ions and by their mixtures has been investigated. All experiments were carried out at constant temperature of 298 K and constant initial S(IV) concentration of about 1ˇ10-3 M. Concentrations of catalysts and initial pH of the solution were varied from 1ˇ10-7 to 1ˇ10-5 M and from 3 to 5, respectively. The source of oxygen for oxidation was the air bubbling intensively through the solution. Based on the obtained experimental results (the time dependence of S(IV) concentration), the empirical rate equations (...).