Інтенсифікація кавітаційного розкладу бензену

Abstract

Наведено результати досліджень з інтенсифікації процесу перетворення бензену в кавітаційних полях. Дослідження виконано у двох напрямках: 1) визначення об'ємного спввідношення кавітаційно оброблений імітат (КОІ):необроблений (вихідний) імітат (ВІ), за якого тривалість перетворення бензену була б мінімальною; 2) встановлення значення кисню у перебігу перетворення бензену в кавітаційних полях як радикального процесу. Для зменшення обсягів стічних вод, які необхідно піддавати кавітаційному обробленню, і, відповідно, енерговитрат на здійснення цього процесу рекомендовано здійснювати розклад бензену за вмісту попередньо оброблених у кавітаційних полях стічних вод у суміші з необробленими близько 1 об.%, що еквівалентно витраті енергії лише близько 10 кДж/м^3 (0,33 кВт/м^3). Зафіксовано постійність розрахункової тривалості процесу розкладу бензену (47 і 52 хв) за вмісту КОІ у суміші з ВІ в інтервалі 0,75...1,00 об.% та її зростання у випадку зменшення вмісту КОІ в суміші. Виявлено зменшення ефективності розкладу бензену за збільшення тривалості кавітаційного оброблення реакційної суміші (КОІ та ВІ) понад 900 с. Показано, що постійне інтенсивне перемішування реакційної суміші за вмісту КОІ 0,25...1,00 об.%, що забезпечувало абсорбцію кисню водним середовищем, який брав участь у процесі перетворення бензену за радикальним механізмом, сприяло значному зростанню ступеня перетворення бензену: від 30...36 % - без перемішування реакційної системи до 79...99 % - за її інтенсивного перемішування. The paper presents the results of the study on the intensification of benzene conversion in a cavitation field.The work is focused upon two directions: (i) the determination of the volume ratio of cavitationally treated imitates (CTI):raw (outgoing) imitate (OI), at which the estimated duration of the transformation of benzene is minimal, and (ii) the ascertainment of the role of oxygen in the transformation of benzene in the cavitation fields as a radical process.To reduce the volume of wastewater that must be subjected to the cavitation treatment and, accordingly, the energy consumption in this process, we recommend decomposing benzene at the content of pre-treated wastewater in cavitation fields of about 1 vol.% in a mixture with untreated wastewater, that is equivalent to an energy consumption of only about 10 kJ m –3 (i.e. 0.33 kW m–3). It is established the constancy of the estimated duration of the benzene decomposition (47 and 52 min) at the content of CTI in a mixture with OI in the range of 0.75 to 1.00 vol.%. The growth of the estimated duration of the benzene decomposition is observed in the case of a decrease in the KOI content in the mixture. It is found that the efficiency of the benzene decomposition decreases with an increase in the duration of cavitation treatment of the reaction mixture (CTI and OI) of over 900 s. It is shown that a constant agitation of the reaction mixture at the CTI content of 0.25...1.00 vol.%, which ensured the absorption of oxygen by the aqueous environment that participated in the process of conversion benzene by a radical mechanism, contributes to a significant increase in the degree of conversion of benzene: from 30–36% to 79–99% without stirring the reaction system and under its intense stirring, respectively.