фотолиз воды. судьба водорода?

[sergevl]

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.

Да зависимость проста - чем короче волна, тем она сильней разбивает молекулы воды на протоны и гидроксилы.
Поэтому и существует фотолиз.
потому и сильней поглощается в воде. пик пропускания воды - в синем\фиолетовом и ближнем ультрафиолете.



а вот "пропускаемость" в спектре ниже 200 нм уже падает, по причине, выше указанной. причём пропускаемость на 200 нм - уже ниже, чем для красного света. А красный свет вода поглощает сильно, а пропускает плохо, оттого и имеет синий цвет. с тепловыми лучами ещё хуже, поэтому в технике зачастую делают водяные светофильтры против ИК-лучей.
Обратите внимание - шкала на картинке экспоненциальная, 10 единиц в ней - это уже порядок..

Я бы предпочел не обсуждать вакуумный УФ еще и по той причине, что дешевых и мощных источников такого излучения просто нет.

эксилампы не котируются?

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.

254 мм - это стерилизация воды, разрушение ДНК бактерий.

а здесь речь шла совсем не об этом. фотолиз не органики напрямую - фотолиз воды, насыщенной кислородом, (с помощью озона, или перекиси водорода) с образованием избыточных гидроксильных радикалов, которые уже и "разгрызают" "органические" молекулы.
зазоры - миллиметровые, ультрафиолет - "злобный", между кварцевой трубкой и лампой - вакуум.

[SkydiVAR]

Да зависимость проста - чем короче волна, тем она сильней разбивает молекулы воды на протоны и гидроксилы.
Поэтому и существует фотолиз.
потому и сильней поглощается в воде. пик пропускания воды - в синем\фиолетовом и ближнем ультрафиолете.

Задайте себе вопрос: Вас интересует фотолиз собственно воды или фотолиз загрязнений? Во втором случае фотолиз собственно воды - не более чем приятная дополнительная опция. Хотя, безусловно, полезная.

эксилампы не котируются?

Котируются, почему же нет... Огорчает низкая мощность (десятки ватт по потребляемой энергии) и невысокий (порядка 10%) КПД. Впрочем, конструкция эксимерной лампы барьерного разряда позволяет, например, прокачивать раствор внутри лампы, одновременно охлаждая её - что может быть весьма полезным в такого рода фотореакторе. А достаточно жесткий УФ (172 нм для диксеноновой лампы) позволит вести фотолиз как загрязнителей, так и воды или перекиси водорода - по крайней мере в тонком пристенном слое.

[sergevl]

Задайте себе вопрос: Вас интересует фотолиз собственно воды или фотолиз загрязнений? Во втором случае фотолиз собственно воды - не более чем приятная дополнительная опция. Хотя, безусловно, полезная.

меня лично интересует разрушение органических соединений в воде - то есть, её очистка.
получается так, что УФ подводимый к воде, разлагает и воду и органику.

засада в том, что фотолиз соединений только лишь с помощью УФ 254 при 100 мДж на кв.см малоэффективен - некоторые пестициды лишь уполовиниваются, снижается вдвое концетрация, другие - теряют только 15% от начального количества.

фотолиз же при энергии 20-40 мДж неэффективен вовсе. при этом происходит лишь частичная стерилизация бактерий и нарушение способности размножаться бактерий, а яйцеглист вообще не реагирует.

ясно, что для более эффективного фотолиза нужно добавлять в воду перекись водорода, и пытаться увеличить плотность энергии.


существуют два решения:

1. лампа на 254 нм с плотность излучения 200-400 мДж на кв.см+перекись. можно использовать "толстый" слой воды. но всё равно мирится с низкой эффективностью именно фотолиза.

лампа на 172 нм (хе2)+перекись и низкая плотность УФ излучения. Прохождение реакции с тонком, практически капиллярном слое, при этом можно ускорить прохождение жидкости, так как всё равно реакция идёт практически в плоскости.

интересно рассмотреть ещё и плёнку ТиО2 на внутренней поверхности трубки, как вариант - оксид сам образуется на поверхности титановой трубки будет ли его поверхность достаточной для катализации??????

[sergevl]

Котируются, почему же нет... Огорчает низкая мощность (десятки ватт по потребляемой энергии) и невысокий (порядка 10%) КПД. Впрочем, конструкция эксимерной лампы барьерного разряда позволяет, например, прокачивать раствор внутри лампы, одновременно охлаждая её - что может быть весьма полезным в такого рода фотореакторе. А достаточно жесткий УФ (172 нм для диксеноновой лампы) позволит вести фотолиз как загрязнителей, так и воды или перекиси водорода - по крайней мере в тонком пристенном слое.

есть ещё вариант - эксимерный лазер, сфокусированный в центре кварцевой форсунки - в тонкой струйке воды. скорость может быть большой - и очень большой.
сперва этой водой охлаждаем лампу, потом качаем через форсунку, где концетрация энергии сожжёт любую органику.
я если честно думал о кварцевой трубке с откаченным воздухом, здесь вопрос лишь в одном - насколько будет греться эксимерная лампа?

и ещё вопрос: сколько времени живёт в водном растворе сам радикал -ОН?

[SkydiVAR]

Вот Вам еще информация к размышлению: в прикрепленной статье рассматриваются варианты эксимерных ламп. Лампа барьерного разряда (рис. 3в), по моему мнению, вполне подходит для Ваших целей. А если внутрь этой лампы вставить ртутную дуговую и прокачивать раствор в зазор между лампами - можно получить: 1) фотолиз воды на 172 нм от эксимерной лампы, а следовательно - активные продукты такого фотолиза; недостаток - очень тонкий слой фотолизуемой воды, вплотную прилегающий к стенке эксимерной лампы, и 2) фотолиз/фотовозбуждение загрязнителей + угнетение/инактивация патогенной микрофлоры во всем объеме зазора ртутной лампой. Обеспечив турбулентное течение раствора в зазоре, Вы сможете объединить преимущества обеих ламп. Внешний электрод эксимерной лампы, если сделать его сплошным, будет работать в качестве зеркала. Внутренний - сделать из металлической сетки.

[sergevl]

с интересом почитал, я помню читал статью чувака который впервые в мире фторировал ксенон, причём получил устойчивые соеднения, а тут уже и неон хлорируют.... :-0 глядишь скоро аргоновую кислоту увидим....
да, похоже химия развивается сейчас быстрей всех остальных наук.....

[SkydiVAR]

с интересом почитал, я помню читал статью чувака который впервые в мире фторировал ксенон, причём получил устойчивые соединения, а тут уже и неон хлорируют.... :-0 глядишь скоро аргоновую кислоту увидим....
да, похоже химия развивается сейчас быстрей всех остальных наук.....

Ну, не то чтобы хлорируют... В газовом разряде образуются метастабильные частицы NeCl, и именно они отвечают за излучение. Двухатомную молекулу ксенона тоже никто в руках не держал - не живет она долго. Однако ж достаточно долго живет, чтобы испустить квант и только потом развалиться до атомов!
В общем - успехов!

[sergevl]

Двухатомную молекулу ксенона тоже никто в руках не держал - не живет она долго

но всё таки существует....металлический водород... ХТЯС...высокотемпературная сверхпроводимость, да и обычный ТЯС оказались пфуком, а вот соеденения инертного газа оказались полезными.....

[nikkochem]

Действительно оксид титана (как и другие полупроводники с широкой запрещенной зоной) способны на фотолиз воды. Nature, 2008, 453, 638 (DOI:10.1038/nature06964)

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...

[MONSTA]

привожу две картинки, которые его опровергнут.

Вот - по поводу картинок. Точнее, последней. Явное проявление так называемого эффекта Гиббса при разложении в FFT и, главное, при обратной сборке (после фильтрации). Я имею в виду все эти периодические биения на сигнале. Это все артефакты, следствие неправильной обработки. Нормальные картинки есть в загашнике?

[sergevl]

Вот - по поводу картинок. Точнее, последней. Явное проявление так называемого эффекта Гиббса при разложении в FFT и, главное, при обратной сборке (после фильтрации). Я имею в виду все эти периодические биения на сигнале. Это все артефакты, следствие неправильной обработки.

там главное - показать, что чем короче волна, тем сильней поглощение, да еще и зависимость экспоненциальная.....
я ведь человек тёмный, неграмотный, для меня вообще эти графики - "шайтан, насяльника!!!!!" я даже не представляю как их получали....
спёр да и выложил.

Нормальные картинки есть в загашнике?

чтобы ровная линия была? а может у него просто несглаженные результаты, с одного прохода? обычно ж эти все эти "сырые" графики такие и есть - пилообразные, а гладкими становятся после мат-стат-обработки....

[sergevl]

вот чё японцы творят: продают эксимерные 172 нм лампы, и показывают насколько эффективней те разлагают 38 градусную водку, чем ртутные....

зы. в энклопедии юного химика прочитал, что протон +Н в водной среде не существует - вместо него гидроксоний +Н₃0, а то и целые гирлянды типа -Н₇О₄образуемые водородными связями......

[R1Per]

Вообще то, не вся органика окисляется, мы исследовали фотолиз воды в присутствие фенола, муравьиной кислоты, щавелевой кислоты, гидразина, красителей: Эозина, Флуоресцеина, Метиленового голубого, Метилового оранжевого. На композитах содержащих железо в нанофазе, за основу брали нитриды кремния и бора, и их модификации. Водород действительно выделяется и в неплохом количестве, деградируют органические молекулы,которые сами способны к фотолизу, красители в основном сорбируются на поверхности, ухудшая процесс фотолиза. Для увеличения числа ОН- радикалов вводили пероксид водорода, или Комплексон III.