фотолиз воды. судьба водорода?

[Александр]

есть способ очистки воды от органики - обработка УФ.

утверждают, что это круто, мол органика окисляется без реагентов.

итак, при обработке воды коротковолновым уф излучением идет фотолиз образуются радикалы ОН которые окисляют органику до СО2 и Н2О. вроде убедительно.

а вот любопытно, какова дальнейшая судьба Н радикалов образующихся параллельно с ОН радикалами? образуют Н2 ? и вообще про фотолиз и эту обработку кто-нить знает подробно?

[chimist]

УФ обычно используют для обеззараживания воды . Практический выход газообразного водорода при этом, по-видимому, нулевой.

[o-oxhem]

есть способ очистки воды от органики - обработка УФ.

утверждают, что это круто, мол органика окисляется без реагентов.

итак, при обработке воды коротковолновым уф излучением идет фотолиз образуются радикалы ОН которые окисляют органику до СО2 и Н2О. вроде убедительно.

а вот любопытно, какова дальнейшая судьба Н радикалов образующихся параллельно с ОН радикалами? образуют Н2 ? и вообще про фотолиз и эту обработку кто-нить знает подробно?

Могу предположить, что происходит облучение раствора, который находится в атмосфере, содержащей О2.
значит, в растворе будет растворённый О2. Тогда Н+О2->НО2 и НО2->OH+O (особенно при УФ). Приток О2 будет происходить из атмосферы.

[Formalinum]

а вот любопытно, какова дальнейшая судьба Н радикалов

Сдаётся мне, что они могут распадаться на протон и электрон, который кто-нибудь принимает и при этом восстанавливается.

[Константин_Б]

УФ обычно используют для обеззараживания воды . Практический выход газообразного водорода при этом, по-видимому, нулевой.

+100! Народ, не загоняйтесь в дебри. УФ-облучение используют для умерщвления живых организмов, но это не как не освобождает воду от органики. У Вас раньше вода закипит, чем Вы сможете разрушить УФ-излучением молекулу бензола, плавающую в воде. Даже на воздухе, под воздействием УФ-излучения, вполне реакционноспособная органика разлагается крайне медленно, а уж до СО₂... - ждать замучаетесь. И механизм совершенно точно другой. Типа такого:
R¹-R² - (hv)-> R¹*+R²*
R¹*+O₂ --> R¹-O-O*
R¹-O-O*+H₂O --> R¹-OH + HOO* или R¹-O-O* + R¹-R² --> R¹-O-R¹ + R²-O*... Вообщем можно долго
фантазировать. А сама фраза

утверждают, что это круто, мол органика окисляется без реагентов.

это вообще смахивает на рекламный бред.

[iskariot]

Не, фотохимическая очистка воды известна. А точнее, фотокаталитическая. НО органика окисляется на поверхности нано-TiO2. Такой своеобразный фото-нано-реактор

[Константин_Б]

Не, фотохимическая очистка воды известна. А точнее, фотокаталитическая.

А можно какую-нибудь ссылочку, пусть даже науч-поп-статьи. Слышал только (как вариант) окисление органики в воде возможно озоном, который образуется из растворённого в воде кислорода при жёстком УФ-излучении в области 100–200 нм. А вот нано-оксид титана...

[iskariot]

Ну ссылочку вот так сразу и напрямую дать не могу... Вообще, точно знаю, что занимается этим проф. Фриммель из института Карлсруэ. Могу скинуть текст тезисов его доклада на семинаре? Устроит?
В принципе, могу поискать его публикации, но немного позже...

[chimist]

еще подобные работы были в аспекте электрохимического поведения полупроводников при облучении, но это не промышленная технология в аспекте поставленного вопроса).

[Константин_Б]

...но это не промышленная технология в аспекте поставленного вопроса).

Именно это я и имел в виду. Практически, я даже и не сомневался, экспериментально фото-окисление органики в воде возможно. Но вот штобы в промышленных маштабах - это меня и удивило.

[VTur]

Интересна толщина слоя воды.

[sergevl]

Вот нашёл ссылочку по теме: именно в промышленных масштабах.
комплексная очистка от бактерий вирусов паразитов и попутное разложение органики и наверное хлор органики.

http://www.svarog-uv.ru/imagesfoto/uf_h2o2.pdf


Кратко, как я понял:

фотолиз уф лучами действительно существует. Но водная среда не самая благоприятная для прохождения уф лучей.
потому, слой воды должен быть минимальным по толщине и максимальным по прозрачности.

в техническом воплощении реактор - это трубка из нержавейки с зеркально гладкой внутренней поверхностью. чтобы использовать отражения внутрь трубы. а не греть стенки.
внутри с минимальным зазором - герметичная кварцевая трубка.
в трубке - уф-лампа.
герморазъёмы.

судьба водорода.

да, излишний водород имеет место быть. и деваться ему после разбития молекул некуда, и он опять рекомбинируется в исходные молекулы.
но человеческий разум и тут не спасовал:
в воду добавляют раствор перекиси водорода Н2О2 - и появляется излишний кислород.
не забывайте о том что в воде с поверхности земли по "умолчанию" уже растворён кислород

под действием уф в присутствии избыточного кислорода процесс окисления идёт куда веселей, чем даже сумма процессов отдельных - окисления перекисью и фотолиза.
вероятно, озон был бы ещё эффективней, но он токсичен, дороговат, да и в перекиси кислорода поболее будет, чем в растворе озона в воде.

Интересна толщина слоя воды.

чем меньше - тем лучше, но тем ниже прокачиваемый объём,хуже производительность, выше гидродинамическое сопротивления.
эдакая палка о трёх концах.
делаем меньше толщину слоя воды - теряем прокачиваемый объём, пытаемся скомпенсировать и увеличить скорость движения воды - получаем уменьшение время экспозиции.
идеальный реактор - труба бесконечно большой длины,бесконечно большого диаметра, с толщиной слоя воды в сто молекул, и бесконечной скоростью движения воды.
остальное компромиссы......

а теперь пару вопросов.

фотокаталитическая. НО органика окисляется на поверхности нано-TiO2

а без нано? как насчёт обычных, выпускаемых серийно катализаторов? насколько добавление катализатора ускоряет процесс? какая его площадь является эффективной?

интересно было бы еще прикрутить сюда ультразвук и кавитацию.

а можно было бы подумать ещё и о электролизе.....
лазерном облучении....рентген....гамма-лучи....

[SkydiVAR]

Но водная среда не самая благоприятная для прохождения уф лучей.

Это с чего вдруг? Собственно вода (чистая) не поглощает УФ вплоть до вакуумного!

[sergevl]

Это с чего вдруг? Собственно вода (чистая) не поглощает УФ вплоть до вакуумного!

так она в чистом виде и ток не проводит. а вот взвеси бактерии и прочая муть в данном контексте влияет на прохождение лучей.
вода ведь грязная - а её надо очистить.

[SkydiVAR]

Это с чего вдруг? Собственно вода (чистая) не поглощает УФ вплоть до вакуумного!

так она в чистом виде и ток не проводит. а вот взвеси бактерии и прочая муть в данном контексте влияет на прохождение лучей.
вода ведь грязная - а её надо очистить.

Всяческое, не побоюсь этого слова, гамно, влияет на поглощения УФ вне зависимости, водная это среда, метанольная или керосиновая. Как влияет - другой вопрос. Фраза была:

Но водная среда не самая благоприятная для прохождения уф лучей.

И вот тут я не согласен. Остальное отторжения не вызывает.

[dan14444]

Вообще, есть куча статей по каталитическомй фотолизу воды - с дальним прицелом не на очистку, а именно на водород. И отправная точка там - тот самый TiO2...

[sergevl]

Всяческое, не побоюсь этого слова, гамно, влияет на поглощения УФ вне зависимости, водная это среда, метанольная или керосиновая. Как влияет - другой вопрос. Фраза была:

Но водная среда не самая благоприятная для прохождения уф лучей.

в теме поднят вопрос о разложении органических веществ, находящихся в водной среде, с помощью ультрафиолета.
вода насыщенная органическими соединениям, теряет прозрачность, а частички и отдельные молекулы, находящиеся в растворе, активно поглощают кванты излучения.
поэтому, чем тонше слой воды тем лучше.

Это с чего вдруг? Собственно вода (чистая) не поглощает УФ вплоть до вакуумного!

это заблуждение.
привожу две картинки, которые его опровергнут.
что касается фотолиза - то чем меньше длина волны, тем он эффективней, и в то же время тем катастрофичней возрастает поглощение его в воде.

[sergevl]

Вообще, есть куча статей по каталитическомй фотолизу воды - с дальним прицелом не на очистку, а именно на водород. И отправная точка там - тот самый TiO2...

приведите статьи, выдержки, но меня интересует не водород, а разложение органики и эффективность катализаторов.
там наверное ещё и элетролиз присутсвует?

[sergevl]

вот ещё статья про фотолиз воды:

http://www.oop-ros.org/maket/part5/5_20.pdf

толщина слоя воды 10 в минус третьей-минус четвёртой степени.
длина волны 172 нм.

[SkydiVAR]

Это с чего вдруг? Собственно вода (чистая) не поглощает УФ вплоть до вакуумного!

это заблуждение.
привожу две картинки, которые его опровергнут.
что касается фотолиза - то чем меньше длина волны, тем он эффективней, и в то же время тем катастрофичней возрастает поглощение его в воде.

Если Вы не обратили внимание, речь шла о вакуумном УФ. Сиречь - с длинной волны меньше 200 нм. Если Вы посмотрите на спектр поглощения кислорода с Вашей второй картинки, Вы убедитесь, что всё короче 190 - 200 нм срезается просто воздухом. А вот длиннее 200 нм прекрасно пропускают как вода, так и воздух.
Я бы предпочел не обсуждать вакуумный УФ еще и по той причине, что дешевых и мощных источников такого излучения просто нет. Кроме того, для промышленных установок микронные и субмикронные зазоры - это производительность в единицы-десятки миллилитров в час на облучатель. С другой стороны, 254 нм (основная линия ртути) вполне хватает для возбуждения большинства органических соединений.

в техническом воплощении реактор - это трубка из нержавейки с зеркально гладкой внутренней поверхностью. чтобы использовать отражения внутрь трубы. а не греть стенки.
внутри с минимальным зазором - герметичная кварцевая трубка.
в трубке - уф-лампа.
герморазъёмы.

фотокаталитическая. НО органика окисляется на поверхности нано-TiO2

Кстати, почему бы и не скомбинировать? Покрыть внутреннюю поверхность трубы из нержавейки TiO₂? Альбедо у него не плохое...