2.3 Оценка энергии активации процесса термического взаимодействия оксидов азота и активных углей
Для определения величин энергии активации процессов термического взаимодействия активных углей с оксидами азота использовался метод определения температуры вспышки составов [Рекшинский В.А., Пыжов А.М., Гидаспов А.А. Чувствительность энергетических материалов к тепловым и механическим воздействиям: Учебное пособие. Самар. гос. техн. ун-т. Самара, 2009. 108 с.], [ГОСТ Р 22.2.07-94. Вещества взрывчатые инициирующие. Метод определения температуры вспышки. введен: в действие Постановлением Госстандарта России от 26.12.94 № 355. Дата введения 1996-01-01].
Изготавливались модельные составы на основе аммиачной селитры - поставщика оксидов азота и различных видов углеродсодержащих материалов. С целью поддержания сравнительно низкой температуры (не более 350 оС) процесса термического взаимодействия оксидов азота с углеродными материалами в смесь было добавлено большое количество серы, выполняющее роль балласта. Для определения температуры вспышки использовался следующий модельный состав, содержащий: 42,5% серы, 42,5% нитрата аммония и 15% углеродного материала. Масса состава в каждом опыте составляла 0,150 г. Компоненты смеси имели следующую дисперсность: сера 0,55-1,3 мм, нитрат аммония 0,55-1,3 мм, уголь 0,2-0,5 мм. Полученные данные приведены в таблице 2.4.
Таблица 5
Энергии активации химических реакций, протекающих в трехкомпонентных составах на основе различных углеродсодержащих материалов
|
Марка углеродного материала |
Температура вспышки при 10 сек. задержке, оС |
Энергия активации, Дж/моль |
Коэффициент корреляции |
|
СКТ-10 |
264 |
38517 |
0,985 |
|
АГ-2 |
267 |
61839 |
0,978 |
|
АГ-3 |
268 |
61604 |
0,954 |
|
Древесный Уголь |
282 |
73931 |
0,978 |
|
Сажа |
284 |
85245 |
0,977 |
|
Графит |
283 |
77576 |
0,986 |
Как и предполагалось, наименьшими значениями энергии активации обладали процессы, в которых участвовали угли с высокой сорбционной способностью (табл. 5). Причем, наименьшей энергией активации обладал процесс, в котором участвовал уголь СКТ-10. Этот уголь обладает самой большой сорбционной способностью по «кислым» газам, таким как окислы азота, которые образуются при разложении нитрата аммония в интервале температур от 240 до 290 °C.
Рис. 3 Зависимость энергии активации химических процессов от активности
по оксидам азота
Анализ полученных результатов подтвердил высказанное ранее предположение о том, что увеличение адсорбционной способности используемых углей приводит к снижению энергии активации процессов термического разложения аммиачно-селитренных составов, в которых они участвуют (рис.7). Это, в свою очередь, должно снизить температуру нагрева углеродсодержащих материалов в способе обезвреживания оксидов азота с помощью гетерогенных восстановителей [(Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Химия, 1989. С. 171).] и повысить его эффективность.