Обработка результатов. Изменение концентрации перекиси водорода описывается уравнением Сф С0 exp -Kф , 3.1 где Сф - текущая концетрация H2O2 моль л , С0 - начальная концентрация H2O2 моль л, ф - время разложения, с, К - постоянная, зависящая от условий опыта.
При этом К К1 К2, 3.2 где К1 - постоянная гомогенного термического, диффузионного механизма разложения перекиси водорода, К2 - постоянная гетерогенного механизма разложения перекиси водорода.
К2 зависит от температуры, вида гетерогенной поверхности и соотношения S V. При проведении экспериментов подтверждено 4 , что темп разложения H2O2 л зависит от температуры, соотношения S V СН2О2 f T, S V , 3.3 где - темп разложения моль л с СН2О2 - изменение концентрации перекиси водорода Ci - Ci 1 моль л за интервал времени i 1 - i с Т - температура, К CH2O2 - начальная концентрация перекиси водорода, моль л S - площадь поверхности образцов V - объем раствора. Приведем пример расчета темпа разложения H2O2 по данным холостого опыта из таблицы 3.1 4,34 10-7 Кроме темпа разложения, также были рассчитаны константы К1, К2 К1 ln Ci Ci-1 , 3.4 Пример расчета константы К1 по данным холостого опыта из таблицы 3.1 К1 ln 0.17 0.85 20 - 2 -0.09 Расчет константы К2 проводится в два этапа 1. Определяется константа К суммарная константа разложения перекиси водорода К ln Ci Ci-1 , 3.5 Пример расчета константы К по данным из таблицы 3.1 для процесса разложения в присутствии шести образцов К6 ln 0,32 0,82 20-2 -0,05 2. Определяется константа гетерогенного разложения перекиси водорода К2 К - К1, 3.6 Подставляя результаты, рассчитанные по формулам 3.2 и 3.3, определяем константу гетерогенного разложения перекиси водорода для шести образцов К26 -0,05 - -0,09 0,04 По результатам исследований были построены зависимости 0,5 f S K20,5 f S где 0,5 темп разложения, при 50 разложении перекиси водорода. 0,5 С0,5 ф0,5, 3.7 Расчет темпа разложения на примере холостого опыта по данным из таблицы 3.10 0,5 С0,5 0,5 хол 0,015 28800 5,21 10-7 моль л с К10,5 , 3.8 Расчет константы К10,5 на примере холостого опыта по данным из таблицы 3.10 К10,5 2,36 10-5 К20,5 , 3.9 Расчет константы К20,5 на примере холостого опыта по данным из таблицы 3.10 К20,5 0,001 Cср - концентрация в каждом временном интервале ф0,5, i В таблице 3.6 представлены результаты расчетов констант К, К1, К2. Таблица 3.6 - Результаты расчетов констант К, К1, К2 для образцов со штатной термообработкой. кол-во образцов S см2 К К1 К2 3 42,39 -0,060 -0,09 0,03 6 84,78 -0,050 0,04 9 127,17 -0,055 0,035 15 211,95 -0,040 0,05 Таблица 3.7 - Результаты расчетов констант К, К1, К2 для образцов с термообработкой с охлаждением в вакууме. кол-во образцов S см2 К К1 К2 3 42,39 -0,050 -0,09 0,04 6 84,78 -0,040 0,05 9 127,17 -0,050 0,04 15 211,95 -0,037 0,053 Рисунок 3.6 - Зависимость константы гетерогенного разложения перекиси водорода от площади добавленных в раствор образцов с разной термообработкой. В таблицах 3.8-3.11 представлены значения для образцов со штатной и с вакуумной термообработкой где - темп разложения моль л с ф - интервал времени между отборами проб S - площадь поверхности образцов. Таблица 3.8 - Значения темпа разложения, для образцов со штатной термообработкой, при 900С Холостой Опыт S 42,39 см2 3 Образца S 84,78 см2 6 Образцов S 127,17 см2 9 Образцов S 211,95 см2 15 Образцов ф, c л, моль л с ф, c л, моль л с ф, c л, моль л с ф, c л, моль л с ф, c л, моль л с 0 0 0 0 0 7200 4,34E-07 3600 5,21E-07 7200 5,21E-07 1800 5,55E-07 1800 4,85E-07 18000 4,63E-07 14400 4,63E-07 18000 3,70E-07 3600 4,87E-07 3600 2,78E-07 72000 4,20E-07 72000 3,38E-07 72000 2,93E-07 5400 6,24E-07 5400 4,17E-07 90000 9,04E-08 90000 9,04E-08 90000 8,68E-08 7200 4,87E-07 7200 2,19E-07 9000 4,15E-07 9000 3,37E-07 10800 4,87E-07 10800 6,94E-07 14400 3,47E-07 14400 2,42E-07 18000 4,86E-07 18000 3,13E-07 21600 3,82E-07 21600 2,78E-07 23400 4,15E-07 82800 1,72E-07 79200 1,86E-07 90000 1,39E-07 90000 1,089E-07 Таблица 3.9 - Значения темпа разложения, для образцов с термообработкой с охлаждением в вакууме, при 900С Холостой Опыт S 42,39 см2 3 Образца S 84,78 см2 6 Образцов S 127,17 см2 9 Образцов S 211,95 см2 15 Образцов ф, c л, моль л с ф, c л, моль л с ф, c л, моль л с ф, c л, моль л с ф, c л, моль л с 0 0 0 0 0 7200 4,34E-07 3600 4,86E-07 7200 4,88E-07 1800 3,46E-07 1800 3,46E-07 18000 4,63E-07 14400 4,28E-07 18000 3,23E-07 3600 4,18E-07 3600 2,78E-07 72000 4,20E-07 72000 3,63E-07 72000 2,72E-07 5400 4,15E-07 5400 4,17E-07 90000 9,04E-08 90000 1,11E-07 90000 5,90E-08 7200 7,65E-07 7200 1,37E-07 9000 2,09E-07 9000 2,11E-07 10800 2,075E-07 10800 4,85E-07 14400 3,47E-07 14400 1,39E-07 18000 2,78E-07 18000 2,083E-07 21600 3,47E-07 21600 1,39E-07 23400 4,17E-07 82800 1,91E-07 79200 1,97E-07 90000 1,021E-07 90000 7,62E-08 Значения 0,5 , К10,5 , К20,5, рассчитанные по формулам 3.7 - 3.9 и зависимости этих параметров от площади образцов, представлены в таблице 3.16 и 3.17 и на рисунках 5 и 6 для образцов со штатной и с вакуумной обработкой соответственно. Таблица 3.10 - Значения 0,5 , К10,5 , К20,5 для штатной термообработки образцов кол-во обр. S см2 t0.5, c Cср l0,5 K10,5 K20,5 0 0 28800 0.021 5.21E-07 2.36E-05 0.00109 3 42.39 30240 0.020 4.96E-07 2.22E-05 0.00108 6 84.78 34200 0.020 4.38E-07 1.98E-05 0.00096 9 127.17 38520 0.02 3.89E-07 1.72E-05 0.00086 15 211.95 63720 0.020 2.35E-07 1E-05 0.00049 а б в Рисунок 3.7 - Зависимости значений 0,5 , К10,5 , К20,5 от площади образцов Zr со штатной термообработкой.
Таблица 3.11 - Значения 0,5 , К10,5 , К20,5 для вакуумной обработки образцов кол-во обр. S см2 t0,5, c Cср l0,5 K10,5 K20,5 0 0 29520 0.021 5.0813E-07 2.3E-05 0.0011 3 42.39 40680 0.022 3.69E-07 1.92E-05 0.00085 6 84.78 37800 0.020 3.97E-07 1.79E-05 0.00087 9 127.17 50400 0.020 2.98E-07 1.32E-05 0.00066 15 211.95 70920 0.022 2.11E-07 9.18E-06 0.00042 а б в Рисунок 3.8 - Зависимости значений 0,5 , К10,5 , К20,5 от площади образцов Zr с вакуумной термообработкой.
Из рисунков 3.7 и 3.8 видно, что темп половинного разложения перекиси водорода падает с увеличением поверхности контакта H2O2 с образцами зависимость от поверхности контакта констант половинного разложения К10,5 и К20,5 имеет такой же характер. 4