Методика проведения эксперимента. Эксперименты проводились при температуре 90С в колбах из термостойкого стекла, объемом 1 литр. Необходимое количество дистиллированной воды доводили до нужной температуры, добавляли в колбы с дистиллированной водой перекись водорода до концентрации 1 г л, а затем погружали в раствор необходимое количество циркониевых образцов 3, 6, 9, 15 шт платину или серебро, исключая холостой опыт, когда образцы не добавлялись и сразу же отбирали пробу для определения концентрации перекиси водорода.
Отборы проб проводились с увеличивающимися интервалами времени в зависимости от темпа разложения перекиси водорода до разложения перекиси более чем в 2 раза. Для доведения до нужной температуры, и поддержания ее на протяжении всего эксперимента, колбы с раствором и погруженными в него образцами помещали в нагревательный шкаф, температура в котором поддерживалась с точностью 2С. Концентрация H2O2 определялась методом титрования KMnO4 с добавлением H2SO4 и MnSO4. Для учета влияния оксида циркония, который является продуктом коррозии сплавов циркония, на кинетику разложения перекиси был поставлен эксперимент в присутствии порошка оксида циркония ZrO2 с плотностью 0,85 г см3. Оценка применимости выбранной методики проводилась по результатам разложения перекиси водорода без образцов, то есть так называемых холостых опытах при температуре 900С. 3.3 Результаты испытанийПолученные по описанной выше методике данные, представлены в таблицах 3.1 - 3.3 и на рисунках 3.2-3.5, где ф - интервал времени между отборами проб, ч. H2O2 - концентрация перекиси водорода г л S - общая площадь образцов в эксперименте, см2. Таблица 3.1- Результаты испытаний по разложению H2O2 при 900С в присутствии образцов Zr со штатной термообработкой количество образцов в колбе и их общая площадь S Холостой опыт 3 образца 6 образцов 9 образцов 15 образцов S 0 см2 S 42,39 см2 S 84,78 см2 S 127,17 см2 S 211,95 см2 t, ч H2O2 г л t, ч H2O2 г л t, ч H2O2 г л t, ч H2O2 г л t, ч H2O2 г л исх. 1,00 исх. 1,00 исх. 1,00 исх. 1,00 исх. 1.01 0 0,96 0 0,93 0 0,94 0 1,00 0 1.01 2 0,85 1 0,87 2 0,82 0.5 0.93 0.5 0.98 5 0,68 4 0,70 5 0,68 1 0.91 1 0.96 20 0,17 20 0,25 20 0,32 1.5 0.87 1.5 0.93 25 0,11 25 0,19 25 0,27 2 0.84 2 0.92 2.5 0.81 2.5 0.90 3 0.78 3 0.86 4 0.74 4 0.83 5 0.68 5 0.79 6 0.63 6 0.76 6.5 0.61 23 0.40 22 0.26 25 0.37 25 0.21 Таблица 3.2 - Результаты испытаний по разложению H2O2 при 900С в присутствии образцов Zr с вакуумной термообработкой количество образцов в колбе и их общая площадь S Холостой опыт 3 образца 6 образцов 9 образцов 15 образцов S 0 см2 S 42,39 см2 S 84,78 см2 S 127,17 см2 S 211,95 см2 t, ч H2O2 г л t, ч H2O2 г л t, ч H2O2 г л t, ч H2O2 г л t, ч H2O2 г л исх 1,01 исх 1,11 исх 1,00 исх 1,00 исх 1,01 0 0,96 0 1,06 0 0,94 0 1,00 0 1.01 2 0,85 1 1,00 2 0,82 0.5 0.97 0.5 0.98 5 0,68 4 0,85 5 0,71 1 0.94 1 0.97 20 0,17 20 0,36 20 0,37 1.5 0.91 1.5 0.94 25 0,11 25 0,29 25 0,35 2 0.87 2 0.93 2.5 0.85 2.5 0.92 3 0.84 3 0.89 4 0.8 4 0.88 5 0.77 5 0.85 6 0.72 6 0.83 6.5 0.70 23 0.43 22 0.32 25 0.41 25 0.29 Таблица 3.3 - Результаты испытаний по разложению H2O2 при 900С в присутствии Pt Холостой 1 Pt, S 40см2 t C H2O2 , г л t C H2O2 , г л 1,01 0 0,96 0 0,98 2 0,85 0,25 0,93 5 0,68 0,5 0,86 15 0,17 1 0,72 20 0,11 2 0,32 23 0,09 3 0,16 Таблица 3.4 - Результаты испытаний по разложению H2O2 при 900С в присутствии Ag Холостой 1 Ag, S 160,68см2 t C H2O2 , г л t, ч C H2O2 , г л 1,01 0 0,96 0 1,00 2 0,85 0,25 0,95 5 0,68 0,5 0,85 15 0,17 1 0,58 20 0,11 2 0,23 23 0,09 3 0,09 Таблица 3.5 - Результаты испытаний по разложению H2O2 при 900С при добавлении порошка ZrO2 2 г л t, ч C H2O2 , г л 0 1,00 1 0 0,42 2 2 0,14 3 2,5 0,08 4 3 0,06 5 3,5 0,05 6 4 0,046 7 19 0,0004 На рисунках 3.2 - 3.5 приведены кинетические кривые изменения концентрации перекиси водорода в присутствии образцов Zr, Ag, Pt и порошка ZrO2 при 900С. а б Рисунок 3.2 - Кинетика изменения концентрации перекиси водорода во времени, t 900C а - образцы со штатной термообработкой, б - образцы с термообработкой с охлаждением в вакууме Из данных, приведенных на рисунке 3.2, видно, что степень разложения H2O2 зависит от количества образцов, то есть от суммарной поверхности циркония в растворе. Наблюдается снижение степени разложения перекиси водорода с увеличением поверхности контакта как для образцов со штатной термообработкой так и для образцов с термообработкой с охлаждением в вакууме.
Следует отметить, что в первые пять часов зависимость степени разложения перекиси водорода от количества образцов незначительна рис. 3.2 . Однако, чем больше время выдержки, тем большая разница наблюдается в степени разложения H2O2. а б Рисунок 3.3 - Кинетика разложения Н2О2 в присутствии образцов Pt, Ag и Zr штатная термообработка при 900С а -временной интервал 25 часов, б - временной интервал 5 часов, S - в см2. На рисунке 3.3 приведены данные по разложению перекиси водорода в присутствии платины и серебра.
Здесь же для наглядности приведены кинетические кривые по разложению перекиси в присутствии циркониевых образцов со штатной термообработкой.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что в присутствии платины и серебра перекись водорода активно разлагается, в то время как в присутствии образцов циркония разложение H2O2 замедляется даже по сравнению с холостым опытом, то есть происходит стабилизация разложения перекиси водорода. а б в г Рисунок 3.4 - Сравнение разложения перекиси водорода в присутствии циркониевых образцов, со штатной термообработкой и с термообработкой с охлаждением в вакууме при 900 С а - три образца, б - шесть образцов, в - девять образцов, г - пятнадцать образцов На рисунке 3.4 приведено сравнение разложения H2O2 при 900С в присутствии циркониевых образцов с разной термообработкой.
Видно, что степень разложения перекиси водорода в присутствии образцов со штатной термообработкой несколько выше, по сравнению с образцами с вакуумной термообработкой.
Следует отметить, что чем больше образцов, тем меньше разница в степени разложения H2O2 между образцами с разной термообработкой, то есть с разной степенью окисления. Для уточнения влияния оксида циркония на степень разложения H2O2 проведены опыты с добавлением в раствор порошка ZrO2. Рисунок 3.5 - Кинетика разложения перекиси водорода в присутствии оксида циркония ZrO2 На рисунке 3.5 показана кинетика разложения перекиси водорода в присутствии порошка ZrO2. Наблюдается интенсивное разложение H2O2 в присутствии оксида циркония. По всей вероятности это происходит потому, что реакция разложения идет на порошке на большей площади, чем на поверхности металлических образцов. 3.3