臭氧与硝酸联用氧化邻硝基对甲砜基甲苯的研究文献综述

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1、文献综述臭氧与硝酸联用氧化邻硝基对甲砜基甲苯的研究一、前言部分臭氧作为氧化剂、催化剂和精制剂而应用于化工、石油、造纸、纺织和制药、香料工业。臭氧的强氧化能力很容易打断烯烃、炔烃类有机物的碳链结合键，使其部分氧化后组合成新的化合物[1]。近年来，国内外在臭氧氧化法及联用技术的应用研究方面取得了可喜的进展。臭氧氧化法与常规水处理方法比较具有显著的特点，如对于生物难降解物质处理效果好、降解速度快、占地面积小、自动化程度高、无二次污染、浮渣和污泥产生量较少，同时具有杀菌、脱色、防垢等作用[2]。臭氧氧化法的应用十分广泛，它在杀菌、消毒、脱色、除臭、氧化难降解有机物与改善絮凝效果等

2、方面有明显的优势。由于臭氧不残留或产生二次污染物，所以在食品、制药、供水等行业已得到广泛应用[3]。目前国内外在臭氧氧化及联用技术的研究与应用中有两种趋势，一种是基于臭氧的高级氧化过程，与其它方法联用将臭氧催化转化为氧化性更强的而反应选择性较低的羟基自由基，如臭氧的超声空化、紫外辐射与过氧化氢的联合作用等；另一种是采用固体颗粒如二氧化钛、活性炭、金属氧化物为催化剂来加强臭氧氧化，这些方法不另需氧化剂或能源。由于联用技术的协同作用，往往比单独使用臭氧氧化效果更好[3]。臭氧氧化法处理废水的研究与应用在国内外还处于起步阶段，目前各项技术及配套工艺还不够完善，作用机理尚待深入研

3、究。二、主题部分2.1研究进展2.1.1O3的制备技术研究进展[2]由于臭氧分子不稳定易分解，所以臭氧必须在现场生产，目前有很多生产臭氧的方法，其差别在于其工作原理不同和气源不同。表1－1列出了各种生方法和它们的差异。表1－1各种臭氧发生器的类型、工作原理和应用领域。臭氧产生方法工作原理臭氧源应用领域电学方法电化学方法放电作用（ED）电解（EL）空气或氧气（高纯度）水从实验室到实际应用的一般要求的场所多用于纯水生产行业以及实验室和小规模的工业应用光化学方法（λ<185nm）放射化学方法热力学方法辐射X－射线、γ射线弧光离子化作用氧气（空气）饮用水或高纯水高纯水水新技术，实

4、验室和工业应用应用较少仅限于实验室应用较少仅限于实验室表中前两种方法，即放电法和电解法是目前实验室研究和实际生产中具有实际意义的方法。本文中臭氧制备采用的设备为以纯氧为气源的，放电管为管式放电的JDSC－3型臭氧发生器[4]。2.1.2邻硝基对甲砜基甲苯的研究进展[5]2-硝基-4-甲砜基苯甲酸、2-硝基-4-磺酸基苯甲酸、邻氯对甲砜基苯甲酸等是一类重要的有机中间体。制备这类含多个吸电子基的苯甲酸常用的方法是使用强氧化剂，但氧化较困难，转化率较低。硝酸是一种常用的氧化剂，常用的工艺是在通空气条件下由硝酸将吸电子基苯环侧链氧化制得产品。为了便于精制氧化产物，要求被氧化原料单

5、程完全转化，氧化不足的中间产物尽可能地少，需要使用大量的空气。但空气促进的氧化转化率还是不高，得率在75％左右，并且，在使用大量空气的过程中，氮气将氧化过程中产生的一氧化氮稀释后作为尾气释放，给尾气处理带来一定的难度，而清洁生产工艺要求含氮物排放为零。臭氧-硝酸联用氧化含吸电子基苯环侧链的方法中，臭氧为促进氧化剂，进气量少；由于反应中不使用空气，不存在氮气对一氧化氮的稀释作用，含氮物排放气体处理工程可以简化；另一方面，臭氧将一氧化氮氧化，转化为五价氮，能再被利用，使硝酸用量下降，因此一氧化氮的排放量大大下降。这种臭氧一硝酸联用氧化含吸电子基苯环侧链的方法对环境友好，并能使

6、所得的氧化产物的得率提高5-8个百分点，产品直接从酸液中抽滤得到，经液相色谱分析，纯度可达到94-95％。2.2机理　　在蒸馏水中臭氧的分解可用以下机理反应方程式表示[6]:O3+OH–￣HO2-+O2(1)　k=70(mol/L)-1·s-1O3+HO2-￣·OH+O2.-+O2(2)　k=2.8×106(mol/L)-1·s-1O3+O2·-￣O3·-+O2(3)　k=1.6×109(mol/L)-1·s-1O3·-+H+←→HO3·(4)　k+=5×1010(mol/L)-1·s-1,　k-=3.3×102s-1HO3·￣·OH+O2(5)　k=1.4×10

7、5s-1·OH+O3￣HO2·+O2(6)　k=1×108-2×109(mol/L)-1·s-1[7]WeiLi[8]用Raman技术直接观察并确证了O3在MnO2／A12O3催化剂上分解所产生的中间体为过氧化物物种，其臭氧分解反应机理为：O3*+*←→O2+O*O*+O3→02+O2*O2*→O2+*[9]YunzhengPi[10]还提出了臭氧催化氧化技术术应加强对高效催化剂、新型反应器的研制及催化过程中反应机理、影响因素的研究等。2.3臭氧的应用[11]臭氧在环境保护中主要是对工业和市政用水的消毒、工业污水的处理以及诸如