О гомогенно-гетерогенном механизме протекания

ÓÄÊ 541.128.3
Ô. Ô. Êàðèìîâà
Îäåññêèé íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò
Î ãîìîãåííî-ãåòåðîãåííîì ìåõàíèçìå ïðîòåêàíèÿ
êàòàëèòè÷åñêèõ ðåàêöèé â àýðîçîëÿõ
 ðàáîòå ðàññìîòðåíû ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ èíãèáèðîâàíèÿ ïëàìåí ñ
ïîìîùüþ êàëèéñîäåðæàùèõ ñîåäèíåíèé. Àíàëèç ïîëó÷åííûõ äàííûõ è ñîïîñòàâëåíèå èõ ñ äàííûìè äðóãèõ àâòîðîâ ïîçâîëèë ñäåëàòü âûâîä î ãîìîãåííîãåòåðîãåííîì ìåõàíèçìå ðåàêöèé îáðûâà öåïåé â àýðîçîëå èíãèáèòîðà. Ïîêàçàíî, ÷òî ìîäåëü ñôåðû êàòàëèçà ïîçâîëÿåò îáúÿñíèòü âûñîêóþ ýôôåêòèâíîñòü
êàòàëèçà/èíãèáèðîâàíèÿ â àýðîçîëÿõ.
Ïåðñïåêòèâíûì íàïðàâëåíèåì ðàçâèòèÿ òåõíîëîãèé êàòàëèòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ÿâëÿåòñÿ àýðîçîëüíûé êàòàëèç. Ïðîâåäåíèå õèìè÷åñêîé ðåàêöèè â
àýðîçîëå ÷àñòèö êàòàëèçàòîðà ïðèâîäèò ê ðåçêîìó óâåëè÷åíèþ àêòèâíîñòè
êàòàëèçàòîðà è ýôôåêòèâíîñòè ïðîöåññà â öåëîì, ÷òî ïîçâîëÿåò çàìåíèòü
äîðîãîñòîÿùèå ïëàòèíîñîäåðæàùèå êàòàëèçàòîðû äåøåâûìè ìåòàëëîîêñèäíûìè [1].
Òåõíîëîãè÷åñêèå ïðîöåññû íà îñíîâå àýðîçîëüíîãî êàòàëèçà â íàñòîÿùåå âðåìÿ âíåäðÿþòñÿ â ñëåäóþùèõ íàïðàâëåíèÿõ:
1. Îáåçâðåæèâàíèå ïðîìûøëåííûõ îòõîäîâ.  ÃÍÈÏÈ “Õèìòåõíîëîãèÿ”
(ã. Ñåâåðîäîíåöê) ðàçðàáîòàíà òåõíîëîãèÿ îáåçâðåæèâàíèÿ âûñîêîòîêñè÷íûõ îòõîäîâ (òâåðäûõ, æèäêèõ è ãàçîîáðàçíûõ) â îáëàêå ìåëêîäèñïåðñíîãî êàòàëèçàòîðà.
2. Òóøåíèå î÷àãîâ ãîðåíèÿ ñ ïîìîùüþ àýðîçîëüãåíåðèðóþùèõ ñîñòàâîâ [2].
Èíãèáèðîâàíèå ðåàêöèé ãîðåíèÿ â äàííîì ñëó÷àå ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê
ñëó÷àé îòðèöàòåëüíîãî êàòàëèçà.
Îòëè÷èòåëüíîé ÷åðòîé àýðîçîëüíîãî êàòàëèçà ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå
ìåëêîäèñïåðñíûõ êàòàëèòè÷åñêè àêòèâíûõ ÷àñòèö â âèäå àýðîçîëÿ; ÷òî îáåñïå÷èâàåò âûñîêóþ ýôôåêòèâíîñòü ïðîöåññà ïðè íèçêîì óäåëüíîì ðàñõîäå
êàòàëèçàòîðà è ïîçâîëÿåò ñíèçèòü çàòðàòû íà ïðîèçâîäñòâî è ðåãåíåðàöèþ
êàòàëèçàòîðà. Ïðîöåññû àýðîçîëüíîãî êàòàëèçà àêòèâíî èñïîëüçóþòñÿ íà
ïðåäïðèÿòèÿõ õèìè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè è â ïîæàðîòóøàùèõ óñòðîéñòâàõ, õîòÿ äî ñèõ ïîð íå âûÿñíåí ìåõàíèçì, îáåñïå÷èâàþùèé âûñîêóþ ýôôåêòèâíîñòü ïðîòåêàíèÿ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé â àýðîçîëå.  ðàáîòå Ì.À.
Ãëèêèíà ïðåäñòàâëåíû ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå ïî êàòàëèòè÷åñêîìó îêèñëåíèþ óêñóñíîé êèñëîòû íà ðàçëè÷íûõ âèäàõ êàòàëèçàòîðîâ. Ïîêàçàíî, ÷òî
â àýðîçîëå ÷àñòèö îêñèäà æåëåçà ðåàêöèÿ ãëóáîêîãî îêèñëåíèÿ óêñóñíîé êèñëîòû îñóùåñòâëÿåòñÿ ïðè ìàññîâîé êîíöåíòðàöèè ÷àñòèö âñåãî 3.2 ã·ì-3. Àâ28
òîð ñäåëàë âûâîä, ÷òî ìàëûå ðàçìåðû (~ 0.1 ìêì) è âûñîêàÿ êîíöåíòðàöèÿ
÷àñòèö (1021 ì-3) îáåñïå÷èâàþò ðàâíîäîñòóïíîñòü ïîâåðõíîñòè è èñêëþ÷àþò
äèôôóçèîííîå òîðìîæåíèå, ÷òî îáóñëîâëèâàåò âûñîêóþ àêòèâíîñòü àýðîçîëÿ êàòàëèçàòîðà. Îäíàêî, óêàçàííûå çíà÷åíèÿ ðàçìåðîâ ÷àñòèö è èõ êîíöåíòðàöèè ýêñïåðèìåíòàëüíî íå ïîäòâåðæäåíû è ïðàêòè÷åñêè íåðåàëèçóåìû,
ïîñêîëüêó àýðîçîëü ñ òàêèìè ïàðàìåòðàìè áûñòðî êîàãóëèðóåò. Íà ïðàêòèêå âûáîð ïàðàìåòðîâ àýðîçîëÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ ýìïèðè÷åñêè. Ïðè ðàçðàáîòêå ïîæàðîòóøàùèõ àýðîçîëüîáðàçóþùèõ ñîñòàâîâ, âûáîð ñîñòàâà è òåõíîëîãèè èõ ïðèãîòîâëåíèÿ òàêæå áàçèðóåòñÿ íà íåñêîëüêèõ ýìïèðè÷åñêè íàéäåííûõ çàêîíîìåðíîñòÿõ [3].
Òàêèì îáðàçîì, ìåõàíèçìû ïðîòåêàíèÿ êàòàëèòè÷åñêèõ ðåàêöèé â àýðîçîëÿõ òðåáóþò óòî÷íåíèÿ. Öåëüþ äàííîé ðàáîòû ÿâëÿåòñÿ âûÿñíåíèå ôàêòîðîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ âûñîêóþ ýôôåêòèâíîñòü ïðîòåêàíèÿ êàòàëèòè÷åñêèõ
ðåàêöèé â àýðîçîëå, íà îñíîâå ñîïîñòàâëåíèÿ äàííûõ Ãëèêèíà [1] è ðåçóëüòàòîâ, ïîëó÷åííûõ ïðè èçó÷åíèè èíãèáèðîâàíèÿ ïëàìåíè ïëàìåïîäàâëÿþùèì àýðîçîëåì.
Íà êàôåäðå òåïëîôèçèêè ïðîâåäåíû ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ
ïðîöåññà èíãèáèðîâàíèÿ ãîðåíèÿ óãëåâîäîðîäíîãî òîïëèâà (ýòàíîëà) ñ ïîìîùüþ àýðîçîëüîáðàçóþùåãî ñîñòàâà íà îñíîâå íèòðîãëèöåðèíîâîãî ïîðîõà ñ êàëèéñîäåðæàùåé äîáàâêîé.  õîäå ðàáîòû îïðåäåëÿëèñü òóøàùàÿ êîíöåíòðàöèÿ àýðîçîëÿ, åãî äèñïåðñíûé è õèìè÷åñêèé ñîñòàâ. Äëÿ óòî÷íåíèÿ
ïðåâàëèðóþùåãî ìåõàíèçìà èíãèáèðîâàíèÿ (ãàçîôàçíûé èëè ãåòåðîôàçíûé)
èçó÷åíî âëèÿíèå äîáàâêè ñîåäèíåíèÿ êàëèÿ íà ñêîðîñòü ãîðåíèÿ ñïèðòà ïðè
íåïîñðåäñòâåííîì äîáàâëåíèè â ñîñòàâ òîïëèâà.
Ýêñïåðèìåíò âûïîëíÿëñÿ â äûìîâîé êàìåðå îáúåìîì 0.65 ì3 (1.33x 0.62õ
0.63 ì). Áîêîâûå ñòåíêè êàìåðû èçãîòîâëåíû èç îðãñòåêëà.  êàìåðó ïîìåùàëàñü øàøêà àýðîçîëüîáðàçóþùåãî ñîñòàâà íà ìåòàëëè÷åñêîé ïîäñòàâêå è
ìîäåëüíûé î÷àã ãîðåíèÿ (ñòåêëÿííûé ñòàêàí÷èê äèàìåòðîì 4.5 ñì è âûñîòîé
5 ñì, íàïîëíåííûé ñïèðòîì). Ñîñòàâ ãîòîâèëñÿ ïî ðàíåå ðàçðàáîòàííîé ìåòîäèêå: íèòðîãëèöåðèíîâûé ïîðîõ ñ äîáàâëåíèåì 20 ìàñ.% K2Cr2O7. Øàøêà
èìåëà öèëèíäðè÷åñêóþ ôîðìó, áîêîâàÿ ïîâåðõíîñòü áðîíèðîâàëàñü áóìàãîé.
Ìàññà øàøêè îïðåäåëÿëàñü ñ ïîìîùüþ ëàáîðàòîðíûõ âåñîâ ÂËÀ-200. Âðåìÿ
ãîðåíèÿ ñïèðòà ôèêñèðîâàëîñü ñåêóíäîìåðîì. Îòáîð äèñïåðñíûõ ïðîäóêòîâ
ñãîðàíèÿ îñóùåñòâëÿëñÿ ìåòîäîì ñåäèìåíòàöèè íà ïðåäìåòíûå ñòåêëà.
Äëèòåëüíîñòü ãîðåíèÿ øàøêè ìàññîé 50 ã íå ïðåâûøàëî 3 ñåêóíä, ãîðåíèå ñîïðîâîæäàëîñü èíòåíñèâíûì äûìîîáðàçîâàíèåì. Äèíàìèêà îáðàçîâàíèÿ è îñåäàíèÿ äûìà êîíòðîëèðîâàëàñü ïî îñëàáëåíèþ èçëó÷åíèÿ He-Ne
ëàçåðà. Óñòàíîâëåíî, ÷òî â òå÷åíèå ïåðâûõ 10 ìèíóò ïîñëå ñãîðàíèÿ øàøêè
ïðîèñõîäèò ÷àñòè÷íîå ïðîñâåòëåíèå àýðîçîëÿ âñëåäñòâèå êîàãóëÿöèè ìåëêèõ ÷àñòèö è ÷àñòè÷íîé ñåäèìåíòàöèè êðóïíûõ.  òå÷åíèå ïîñëåäóþùèõ 55
ìèíóò îïòè÷åñêàÿ ïëîòíîñòü àýðîçîëÿ ïðàêòè÷åñêè íå ìåíÿåòñÿ. Âåñü ýòîò
ïåðèîä âðåìåíè îáúåì áûë çàùèùåí îò ïîâòîðíîãî âîçãîðàíèÿ.
 ðåçóëüòàòå äèñïåðñíîãî àíàëèçà óñòàíîâëåíî, ÷òî êîíäåíñèðîâàííûå
29
ïðîäóêòû ñãîðàíèÿ ñîñòîÿò èç ÷àñòèö îêñèäà õðîìà è ÷àñòèö êàðáîíàòà êàëèÿ, êîòîðûå îòëè÷àþòñÿ ïî ðàçìåðó è âíåøíåìó âèäó: ñðåäíèé ãåîìåòðè÷åñêèé ðàçìåð ÷àñòèö êàðáîíàòà êàëèÿ ðàâåí 3.4 ìêì, à îêñèäà õðîìà — 66 ìêì.
Êàðáîíàò êàëèÿ îáðàçóåòñÿ â ðåçóëüòàòå ðåàêöèè ðàçëîæåíèÿ áèõðîìàòà
êàëèÿ íà îêñèä êàëèÿ è õðîìà:
K2Cr2O7 → K2O + Cr2O3 + 1.5 O2;
Îáðàçóþùèéñÿ îêñèä êàëèÿ áûñòðî âñòóïàåò â ðåàêöèþ ñ ãàçîîáðàçíûìè ïðîäóêòàìè ñãîðàíèÿ:
K2O + H2O → 2 KOH;
(1)
K2O + CO2 → K2CO3
(2)
 âûñîêîòåìïåðàòóðíîé çîíå ïëàìåíè êàðáîíàò êàëèÿ ñíîâà ðàçëàãàåòñÿ
äî îêñèäà êàëèÿ è óãëåêèñëîòû. Êàê èçâåñòíî, ñîåäèíåíèÿ ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ èíãèáèðóþò öåïíûå ðåàêöèè ãîðåíèÿ óãëåâîäîðîäîâ â ðåçóëüòàòå ñëåäóþùèõ ðåàêöèé îáðûâà öåïåé:
KOH + H → K + H2O;
(3)
K + OH+ M → KOH + M (M= H2O, CO2, N2)
(4)
 çîíå ãîðåíèÿ êîíöåíòðàöèè ðàäèêàëîâ H è OH ñóùåñòâåííî ïðåâûøàþò ðàâíîâåñíûå çíà÷åíèÿ, ïîýòîìó ðåàêöèè (3-4) èäóò â ïðÿìîì íàïðàâëåíèè. Ïðè íèçêèõ êîíöåíòðàöèÿõ ðàäèêàëîâ ðàâíîâåñèå â ðåàêöèÿõ ñìåñòèòñÿ âëåâî, ïîýòîìó â îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ ñîåäèíåíèÿ ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ
óâåëè÷èâàþò ñêîðîñòü ðåàêöèé îêèñëåíèÿ è ãîðåíèÿ óãëåâîäîðîäîâ.
Óñòàíîâëåíî, ÷òî â óñëîâèÿõ ýêñïåðèìåíòà äîñòàòî÷íî íàâåñêè àýðîçîëüîáðàçóþùåãî ñîñòàâà ìàññîé 50 ã, ÷òîáû ïîòóøèòü î÷àã ãîðåíèÿ è îáåñïå÷èòü çàùèòó îò ïîâòîðíîãî âîçãîðàíèÿ â òå÷åíèè 65 ìèíóò ïîñëå îáðàçîâàíèÿ àýðîçîëÿ. Äîñòèãíóòûå ïàðàìåòðû òóøàùåãî àýðîçîëÿ ñîîòâåòñòâóþò
õàðàêòåðèñòèêàì êîììåð÷åñêèõ çàðóáåæíûõ àýðîçîëåé, òàêèõ êàê Pyrogen,
MICRO-K è äð. (òóøàùàÿ êîíöåíòðàöèÿ 25-50 ã → ì3, âðåìÿ äåéñòâèÿ îò 30
äî 90 ìèíóò, ñðåäíèé ðàçìåð ÷àñòèö 2-3 ìêì).
Ðàñ÷åò ïîêàçûâàåò, ÷òî ïðè ñãîðàíèè íàâåñêè ìàññîé 50 ã îáðàçóåòñÿ àýðîçîëü ÷àñòèö êàðáîíàòà êàëèÿ ñ ìàññîâîé êîíöåíòðàöèåé 7 ã /ì3 , ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ñ÷åòíîé êîíöåíòðàöèè ÷àñòèö 1.5·105 ñì3 (ñðåäíèé äèàìåòð ÷àñòèö 3.4
ìêì, ïëîòíîñòü 2.27 ã / ñì3 ). Óäåëüíàÿ ïîâåðõíîñòü ïðè ýòîì ñîñòàâëÿåò âñåãî 5·10-2 ñì2/ ñì3 è, ñîîòâåòñòâåííî, ñêîðîñòü ãåòåðîãåííîé ãèáåëè ðàäèêàëîâ
ïðè îêàçûâàåòñÿ íèçêîé ïî ñðàâíåíèþ ñî ñêîðîñòüþ ãàçîôàçíîé ðåàêöèè
òðåõ÷àñòè÷íîé ðåêîìáèíàöèè Í + ÎÍ + Ì → Í2Î + Ì (Ì= ÑÎ2, Í2Î, N2).
Òàêèì îáðàçîì, ïîâåðõíîñòíàÿ ðåêîìáèíàöèÿ ðàäèêàëîâ íå ìîæåò îáúÿñíèòü íàáëþäàåìóþ âûñîêóþ ýôôåêòèâíîñòü òóøåíèÿ.
 òî æå âðåìÿ èçìåðåíèå ñêîðîñòè ãîðåíèÿ ýòàíîëà ïîêàçàëî, ÷òî äîáàâ30
êè ãèäðîêñèäîâ êàëèÿ è íàòðèÿ ïðèâîäÿò ê íåçíà÷èòåëüíîìó óâåëè÷åíèþ
ñêîðîñòè ãîðåíèÿ, âîçìîæíî, âñëåäñòâèå ðîñòà òåïëîîòäà÷è èçëó÷åíèåì èç
çîíû ãîðåíèÿ ê ïîâåðõíîñòè æèäêîñòè. Çàìåòíûé èíãèáèðóþùèé ýôôåêò
ïðîÿâèëñÿ òîëüêî ïðè äîáàâëåíèè â òîïëèâî KBr, îäíàêî îí îáóñëîâëåí ñâÿçûâàíèåì àòîìîâ áðîìà ñ óãëåâîäîðîäíûìè ðàäèêàëàìè. Òàêèì îáðàçîì,
åñòü ââåäåíèå ñîåäèíåíèé êàëèÿ â ãàçîâîé ôàçå â äèôôóçèîííîå ïëàìÿ ñóùåñòâåííî íå ìåíÿåò ñêîðîñòü ãîðåíèÿ.
Èòàê ïðîâåäåííûå ýêñïåðèìåíòû ïîçâîëèëè ñäåëàòü âûâîä, ÷òî ñóùåñòâåííóþ ðîëü â ïðîöåññå ïëàìåïîäàâëåíèÿ èãðàåò äèñïåðñíîå ñîñòîÿíèå
èíãèáèòîðà. Ïðè êîíòàêòå ÷àñòèö àýðîçîëÿ ñ ôàêåëîì àòîìû êàëèÿ ïåðåõîäÿò â ãàçîâóþ ôàçó íåïîñðåäñòâåííî â ðåàêöèîííîé çîíå ïëàìåíè, ãäå âñòóïàþò â ðåàêöèè (3-4). Èçâåñòíî, ÷òî àòîìû Ê è Na â çàìåòíûõ êîëè÷åñòâàõ
ïåðåõîäÿò â ãàçîâóþ ôàçó ïðè âçàèìîäåéñòâèè ðàäèêàëîâ ñ ïîâåðõíîñòüþ
ñîëåé ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ [4].
Òàê êàê âðåìÿ ïðåáûâàíèÿ ÷àñòèö â çîíå ðåàêöèè ìàëî: τ < 10-4 ñåê, òî ðåàêöèè îáðûâà öåïåé (3-4) ëîêàëèçóþòñÿ ó ïîâåðõíîñòè ÷àñòèö èíãèáèòîðà.
 ðàáîòå [3] Âàñèëüåâà è Áóÿíîâ ââåëè ïîíÿòèå ñôåðû êàòàëèçà (ÑÊ) äëÿ
ðåàêöèé êàòàëèòè÷åñêîãî ïèðîëèçà óãëåâîäîðîäîâ. Îíè îïðåäåëèëè åå êàê
ïðîñòðàíñòâåííóþ ñôåðó âîêðóã ãðàíóëû êàòàëèçàòîðà, ëèáî àêòèâíîãî öåíòðà íà ïîâåðõíîñòè íàíåñåííîãî êàòàëèçàòîðà, êîíöåíòðàöèÿ ðàäèêàëîâ â
êîòîðîé ñóùåñòâåííî âûøå ðàâíîâåñíîé, òàê ÷òî êàòàëèòè÷åñêàÿ ðåàêöèÿ
ïðîòåêàåò â ïðåäåëàõ ñôåðû êàòàëèçà. Ðàäèóñ ñôåðû êàòàëèçà îöåíèâàëñÿ
êàê ðàññòîÿíèå äèôôóçèè ðàäèêàëà çà âðåìÿ åãî ñóùåñòâîâàíèÿ, òî åñòü ðàäèóñ ñôåðû êàòàëèçà çàâèñèò îò õàðàêòåðà è óñëîâèé ðåàêöèè è âèäà ðàäèêàëà. Âûïîëíåííûå àâòîðàìè îöåíêè äëÿ àòîìà âîäîðîäà ýòî âåëè÷èíà 30 ìêì,
à äëÿ ìåòèëüíîãî ðàäèêàëà 1.8 ìêì (äëÿ ðåàêöèè êàòàëèòè÷åñêîãî ïèðîëèçà
áóòàíà, Ò=1000Ê, Ð=1 àòì ).  ðàìêàõ äàííîé ìîäåëè àâòîðàì óäàëîñü îáúÿñíèòü ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå ïî âëèÿíèþ ãåîìåòðè÷åñêèõ ôàêòîðîâ è
èíåðòíîãî ðàçáàâèòåëÿ íà ýôôåêòèâíîñòü ïèðîëèçà.
 ñëó÷àå êàòàëèòè÷åñêîé ðåàêöèè â àýðîçîëå ìîäåëü ÑÊ ïîçâîëÿåò îáúÿñíèòü âûñîêóþ ýôôåêòèâíîñòü ðåàêöèé êàòàëèòè÷åñêîãî îêèñëåíèÿ âîçðàñòàíèåì ýôôåêòèâíîé ïîâåðõíîñòè ðåàêöèè íà äâà ïîðÿäêà.
Ìîäåëü ñôåð êàòàëèçà ïîçâîëÿåò òàêæå îáúÿñíèòü âûñîêóþ ýôôåêòèâíîñòü êàòàëèçà è èíãèáèðîâàíèÿ ðåàêöèé îêèñëåíèÿ óãëåâîäîðîäîâ â àýðîçîëå. Ïðåäïîëîæèì, ÷òî â ïåðâîì ïðèáëèæåíèè ïîäàâëåíèå ðåàêöèè ãîðåíèÿ ïðîèñõîäèò ïðè óñëîâèè ñëèÿíèÿ ÑÊ:
npVk≈1
(5)
Òîãäà ôàêòîðû, îïðåäåëÿþùèå òóøåíèå — ýòî êîíöåíòðàöèÿ ÷àñòèö è
ðàçìåð ñôåðû êàòàëèçà (ïîñëåäíÿÿ çàâèñèò îò õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà ÷àñòèöû
è óñëîâèé ïðîöåññà). Èìåííî, ïîýòîìó òóøàùèé ýôôåêò ìîæåò áûòü äîñòèãíóò ïðè íèçêèõ çíà÷åíèÿõ ìàññîâîé êîíöåíòðàöèè àýðîçîëÿ, åñëè ñ÷åòíàÿ
êîíöåíòðàöèÿ ÷àñòèö äîñòàòî÷íà äëÿ âûïîëíåíèÿ óñëîâèÿ (5).
31
Ìîäåëü ñôåð êàòàëèçà ïîçâîëÿåò òàêæå îáúÿñíèòü ýìïèðè÷åñêè óñòàíîâëåííîå ïðàâèëî àääèòèâíîñòè äëÿ ïëàìåãàñÿùåé ýôôåêòèâíîñòè áèíàðíûõ
ïîðîøêîâûõ ñîñòàâîâ [5]:
Åñ=Å1Ñ1 + Å2Ñ2
(6)
ãäå Åñ=(Ìñ) ïëàìåãàñÿùàÿ ýôôåêòèâíîñòü, Ìñ — ìèíèìàëüíûé ðàñõîä ïîðîøêà, îáåñïå÷èâàþùèé òóøåíèå,
Ñi — ìàññîâàÿ äîëÿ êîìïîíåíòà.
Äåéñòâèòåëüíî, òóøàùàÿ ìàññà ïîðîøêà ïðîïîðöèîíàëüíà êðèòè÷åñêîé
êîíöåíòðàöèè ÷àñòèö, òî åñòü Åñ=(Ìñ)-1=ê/nñ. Òàêèì îáðàçîì, âûðàæåíèå (6)
ëåãêî ïðèâîäèòñÿ ê âèäó
-1
1 = n1/n1c + n2/n2c
èç (5) ñëåäóåò, ÷òî 1/n1c= V1 è 1/n2c=V2,
Òàêèì îáðàçîì, ìû ïðèõîäèì ê î÷åâèäíîìó ñîîòíîøåíèþ
1= n1V1 + n2V2
Òàêèì îáðàçîì, ìîäåëü ñôåðû êàòàëèçà ïîçâîëÿåò îáúÿñíèòü âûñîêóþ
ýôôåêòèâíîñòü êàòàëèçà è èíãèáèðîâàíèÿ öåïíûõ ðåàêöèé â àýðîçîëÿõ, è
îáîñíîâàòü ïðàâèëî àääèòèâíîñòè ïëàìåãàñÿùåé ýôôåêòèâíîñòè äëÿ áèíàðíûõ ïîðîøêîâûõ ñìåñåé. Äàëüíåéøàÿ ðàáîòà â ýòîì íàïðàâëåíèè ïðåäïîëàãàåò ðàñ÷åò ðàçìåðîâ ñôåðû êàòàëèçà äëÿ êîíêðåòíûõ àýðîçîëüîáðàçóþùèõ ñîñòàâîâ, ñ ïîñëåäóþùåé ýêñïåðèìåíòàëüíîé ïðîâåðêîé ìåòîäîì èçìåðåíèÿ òóøàùåé êîíöåíòðàöèè àýðîçîëåé.
Ëèòåðàòóðà
1. Ãëèêèí Ì.À. Àýðîçîëüíûé êàòàëèç //Òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû õèìè÷åñêîé
òåõíîëîãèè.1996.Ò.30. ¹4. Ñ.430-434.
2. Êîðîëü÷åíêî Ä.À., Àçàòÿí Â.Â., Ãîðøêîâ Â.È. è äð. Îñíîâíûå ôàêòîðû,
îïðåäåëÿþùèå âîçäåéñòâèå ãàçîàýðîçîëüíûõ îãíåòóøàùèõ ñîñòàâîâ íà
ïðîöåññû ãîðåíèÿ// Ïîæàðîâçðûâîáåçîïàñíîñòü. 1997. Ò.5, ¹1, Ñ.3-6.
3. Âàñèëüåâà Í.À., Áóÿíîâ Ð.À. Ðîëü ñôåðû êàòàëèçà â ðàäèêàëüíî-öåïíîì
ïðîöåññå ïèðîëèçà óãëåâîäîðîäîâ//Êèíåòèêà è êàòàëèç. 1996. Ò.37. ¹3.
Ñ.434-436.
4. Ðóáöîâ Í.Ì. è äð.. Âçàèìîäåéñòâèå àòîìîâ âîäîðîäà ñ ïîâåðõíîñòüþ,
îáðàáîòàííîé ñîëÿìè ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ//Õèìè÷åñêàÿ ôèçèêà.1984.Ò.30,
¹12. Ñ.17-19.
5. Àïàíîâè÷ Â.Í., Æàðòîâñêèé Â.Ì., Àíòîíîâ À.Â. Èññëåäîâàíèå ïëàìåïîäàâëÿþùèõ ñâîéñòâ áèíàðíûõ ïîðîøêîâûõ ñìåñåé.//Õèìè÷åñêàÿ ôèçèêà ïðîöåññîâ ãîðåíèÿ è âçðûâà. Ãîðåíèå ãåòåðîãåííûõ ñèñòåì., ×åðíîãîëîâêà, 1989.
32
Ô. Ô. Êàð³ìîâà
Ïðî ãîìîãåííî-ãåòåðîãåíí³ ìåõàí³çìè ïðîò³êàííÿ
õ³ì³÷íèõ ðåàêö³é â àºðîçîë³
ÀÍÎÒÀÖ²ß
Íàâåäåí³ ðåçóëüòàò³ åêñïåð³ìåíòàëüíîãî äîñë³äæåííÿ ãàñ³ííÿ ïîëóìåí³
åòàíîëó çà äîïîìîãîþ àºðîçîëüíîãî èíãèáèòîðó. Îòðèìàí³ ðåçóëüòàòè äîçâîëÿþòü ïîÿñíèòè ìîäåëü ñôºðè êàòàë³çó
F. F. Karimova
About homogeneous-heterogeneous mechanism
of catalytic reactions in aerosols
SUMMARY
Results of ethanol flame suppression by aerosol inhibitor are presented. A model
of catalytic spheres was applied for experimental data interpretation
33