Абсорбент для поглощения оксидов азота
Владельцы патента RU 2457027:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет" (С(А)ФУ) (RU)
Изобретение относится к сорбентам для очистки газов. Предлагается применять гваякол в качестве средства для очистки газов от оксидов азота. При взаимодействии оксидов азота с гваяколом происходит депонирование оксидов азота в очень малом объеме в виде твердого продукта. Изобретение позволяет быстро и эффективно удалять оксиды азота из газовой среды. 5 пр.
Изобретение направлено на применение гваякола в качестве абсорбента для очистки газов от оксидов азота.
Оксиды азота являются токсичными газами, которые попадают в воздушную среду из различных источников. Оксиды азота образуются во время гроз, выделяются во время извержения вулканов.
Техногенные оксиды азота образуются:
- в процессах горения топлива в энергетических установках и двигателях внутреннего сгорания.
- в химических производствах, выпускающих азотные удобрения и азотсодержащие химикаты.
Общее количество образующихся техногенных оксидов азота оценивается примерно в 100 млн. т в год.
Повышение требований к чистоте окружающей среды явилось стимулом для развития способов очистки. В настоящее время известно огромное число различных методов снижения содержания оксидов азота в газах, основанных как на физических, так и на химических принципах.
В физических способах используют, например, охлаждение оксидов азота до температуры замерзания диоксида азота и последующим отделением выделившихся кристаллов [а.с. 412913 СССР. Способ очистки газов. Опубл. 30.01.1974].
Часто очистка достигается комбинированным воздействием. Плазменный способ очистки включает введение NH3 и одновременное действие разряда СВЧ [Теплофизика высоких температур. - 1980. - Т.28, №5. - С.995-1008].
Для очистки отходящих газов от токсичных оксидов может быть использована плазма [pat. 1258441 СА. Plasma treatment of flue gases [Текст] / Fox, E.S., Barton, T.G. Опубл. 15.08.1989]. К сожалению, способ требует больших энергетических затрат.
По способу [пат. 2033247 РФ. Способ очистки дымовых газов от газообразных серосодержащих примесей и устройство для его осуществления. Опубл. 20.04.1995] очистку отходящих газов от примесей осуществляют, пропуская их через реактор, в который вводят струю углеводородной низкотемпературной неравновесной плазмы.
Для химической очистки в газовую фазу вводят реагент, который взаимодействует с оксидами азота, например раствор мочевины [пат. 2350378 РФ. Способ обработки топочного газа, образованного продуктами. Опубл. 27.03.2009].
Кроме плазмохимической обработки для извлечения оксидов азота предложены и электрохимические методы [пат. 1197705 РФ. Способ очистки газов от оксидов азота. Опубл. 15.12.1985].
В адсорбционных способах очистки используют сорбенты с развитой поверхностью, например активированный уголь.
Гваякол (2-метоксифенол) хорошо растворяется в этаноле, эфире, хлороформе, ледяной уксусной кислоте, растворах щелочей. Растворимость в воде - 1,7% при 17°С. Гваякол перегоняется с водяным паром; растворяет йод и серу.
Гваякол содержится в продуктах перегонки гваяковой и некоторых других древесных смол. В составе березового дегтя содержится гваякол [Пьянкова З.П. Результаты лечения и некоторые общие реакции организма после местного применения дегтярных препаратов при экзематозных процессах: Дис. канд. мед. наук. - М., 1956. - 294 с.]. Он обладает гепато-протекторным действием, противовоспалительным, антисептическим, антиоксидантным и др. [Ноздрин К.В. и др. Береза как источник фармакологически активных веществ // Сб.: Ретиноиды. - М.: изд. ФНПП «Ретиноиды». - 2005. - Вып.19. - С.4-12].
Гваякол синтезируют из пирокатехина путем метилирования пирокатехина метилсерной кислотой, диметилсульфатом или метанолом, а также диазотированием о-анизидина с последующим разложением диазосоединения в присутствии CuSO4.
Гваякол применяют:
- в производстве душистых веществ - ванилина, эвгенола, изоэвгенола, санталидола;
- ряда лекарственных препаратов - фтивазида, папаверина;
- как отдушку в парфюмерной и пищевой промышленности;
- в лабораторной практике [ас СССР 1636773. Способ определения пероксидазной активности биологических объектов. БИ, 1991. - №11];
- медицинское средство OSOMOL, предназначенное для дезинфекции корневого канала перед пломбированием, содержит гваякол;
- в составах для снятия оттисков в ортопедической стоматологии [ас СССР 174762. Материал для получения оттисков в ортопедической стоматологии];
- в противоожоговом препарате используется лекарственное средство, в котором гваякол является активным компонентом [заявка Великобритании № 2090134. РЖХ. - 1983. - 50242П];
- в состав пломбировочного материала Гуттасилер входит гваякол;
- в составе коптильного препарата, получаемого из древесного сырья, содержится гваякол [пат. РФ 2080068. Способ получения коптильного препарата и коптильный препарат. Опубл. 27.05.1997];
- гваякол входит в состав препарата для местного неинвазивного применения [пат. РФ 2207844. Усовершенствованный препарат для местного неинвазивного применения in vivo. Опубл. 10.07.2003];
- углекислый гваякол находит довольно значительное применение при лечении легочного туберкулеза.
Во всех опытах, приведенных в примерах 1-5, получали оксид азота (II) (NO) по реакции восстановления нитрита натрия сульфатом железа (II) в присутствии серной кислоты. Известно, что оксид азота (II) в присутствии кислорода воздуха быстро окисляется в оксид азота (IV) (NO2).
В научной и научно-технической литературе, посвященной извлечению оксидов азота из воздуха и других газов, эти оксиды обозначаются NOX. Под этой формулой понимается смесь оксида азота (II) и оксида азота (IV).
Пример 1. Для оценки возможности применения гваякола для очистки газов от оксидов азота был выполнен опыт в лабораторной установке, в составе которой использованы четыре последовательно соединенных скоростных микропоглотителя. В первом микропоглотителе находились 10 мл водного раствора гваякола, содержащего 12,4 мг гваякола, в остальных - по 10 мл водного 1 М раствора гидроксида натрия. Через микропоглотители в течение 15 мин пропускали 2,5 л воздуха, содержащего 28,1 мг оксидов азота в пересчете на азот. После завершения опыта в микропоглотителях с раствором гидроксида натрия спектрофотометрически определяли количество нитритов и нитратов. По разнице между заданным и определенным в последних микропоглотителях количеством оксидов азота вычисляли массу оксидов азота, поглощенных водным раствором гваякола. Количество поглощенных оксидов азота в пересчете на азот составило 21,8 мг (77,6% от заданного). В процессе пропускания воздуха с оксидами азота через раствор гваякола сразу наблюдалось выделение осадка.
Пример 2. Для оценки возможности двукратного использования отработанного раствора гваякола был выполнен опыт в условиях примера 1 с использованием в качестве поглотителя отработанного раствора гваякола из примера 1, в который было добавлено 12,4 мг гваякола. Количество поглощенных оксидов азота в пересчете на азот составило 20,2 мг (71,9% от заданного). В процессе пропускания воздуха с оксидами азота через раствор гваякола также наблюдалось выделение осадка.
Пример 3. Для оценки возможности трехкратного использования отработанного раствора гваякола был выполнен опыт в условиях примера 2 с использованием в качестве поглотителя отработанного раствора гваякола из примера 2, в который было добавлено 12,4 мг гваякола. Количество поглощенных оксидов азота в пересчете на азот составило 19,4 мг (69,0% от заданного). В процессе пропускания воздуха с оксидами азота через раствор гваякола также наблюдалось выделение осадка.
Пример 4. Для оценки возможности трехкратного использования раствора гваякола был выполнен опыт в условиях примера 1 с использованием в качестве поглотителя 10 мл раствора гваякола, содержащего 37,2 мг гваякола, через которые трижды пропускали по 2,5 л воздуха, которые содержали по 28,1 мг оксидов азота в пересчете на азот. Количество поглощенных оксидов азота в пересчете на азот при первом поглощении составило 22,5 мг (80,1%), при втором - 19,3 мг (68,7%), при третьем - 17,2 мг (61,2% от заданного). В процессе пропускания воздуха с оксидами азота через раствор гваякола в обоих поглотителях также наблюдалось выделение осадка.
Пример 5. Для оценки возможности повышения эффективности очистки воздуха от оксидов азота был выполнен опыт в условиях примера 1 с использованием раствора гваякола в 1 и 2-м микропоглотителях. Количество поглощенных оксидов азота в пересчете на азот составило 26,1 мг (92,9% от заданного). В процессе пропускания воздуха с оксидами азота через раствор гваякола также наблюдалось выделение осадка.
Преимущество использования гваякола для очистки воздуха от оксидов азота заключается в том, что при взаимодействии оксидов азота с гваяколом образуется легко отделяемый от водной фазы осадок, т.е. происходит депонирование оксидов азота в очень малом объеме в виде твердого продукта. Водную фазу можно использовать вновь, добавив в нее необходимое количество гваякола. Высокой степени очистки можно добиться, используя последовательно соединенные поглотители, заполненные раствором гваякола. Кроме того, применение гваякола для очистки воздуха от оксидов азота связано с небольшими расходами воды.
Применение гваякола в качестве абсорбента для очистки воздуха от оксидов азота.
