Моделирование времязависимого захвата O3 на покрытии из метановой сажи в условиях конкурентной адсорбции O3/NO2 и O3/N2O5

Номер выпуска 1 от 14.09.2025

Исследован захват О₃ (1 · 10¹²–5 · 10¹³ см⁻³) на покрытии из метановой сажи, предварительно обработанном N₂O₅, с использованием проточного реактора с подвижной вставкой. Исходя из зависимости коэффициента захвата озона от времени экспозиции и от концентрации [O₃], установлен механизм захвата и получен ряд элементарных параметров, описывающих процесс захвата при произвольных концентрациях О₃. На базе ленгмюровского представления адсорбции предложено модельное описание захвата на покрытии из сажи в условиях конкурентной адсорбции O₃/NO_x, где NO_x = NO₂ и N₂O₅, с учетом многостадийности процесса захвата. На основании разработанной модели и элементарных параметров, описывающих захват О₃, NO₂ и N₂O₅ на свежем сажевом покрытии, а также захват озона на поверхности, предварительно обработанной NO₂ и N₂O₅, проведены численные оценки дополнительных каналов захвата озона для двух реальных сценариев соотношения концентраций O₃/NO₂ и O₃/N₂O₅. Для промышленно развитого региона в зимнее время, когда концентрация озона минимальна (10 ppb O₃, 17 ppb NO₂ и 4 ppb N₂O₅), дополнительный интегральный вклад в захват O₃ на продуктах реакции NO₂ с сажей составляет 68%, а в случае N₂O₅ – 3.6%. Для того же региона летом при максимальной концентрации озона (36 ppb O₃, 17 ppb NO₂ и 4 ppb N₂O₅) аналогичные вклады будут составлять 20% и 1% соответственно. Причины такого различия обсуждаются.

6 0

Твердые продукты захвата NO2 и O3 на покрытии из метановой сажи

Номер выпуска 4 от 14.09.2025

С использованием проточного реактора с подвижной вставкой и масс-спектрометрическим контролем газового состава была проведена обработка образцов метановой сажи реагентами O₃ и NO₂ до момента полного прекращения их захвата поверхностью. Анализ растворов исходной метановой сажи и твердых продуктов ее реакции с окисляющими реагентами O₃ и NO₂ в ацетонитриле проводился с использованием масс-спектрометрии высокого разрешения с электроспрейным ионным источником и газовой хроматографии–масс-спектрометрии с электронной ионизацией. Установлено, что исходная сажа содержит ряд ароматических соединений, включая и полициклические, которые полностью расходуются в реакции с этими окислителями. Соединения из класса парафинов остаются инертными по отношению к NO₂ и О₃. В качественном отношении продукты нитрования и озонирования одинаковы как по своему составу, так и по содержанию основных функциональных групп. Количество продуктов озонирования значительно больше аналогичных продуктов нитрования. Это является причиной высокой реакционной способности нитрованной сажи по отношению к захвату озона.

3 0

Механизм захвата O₃ на компоненте MgCl₂ · 6H₂O морской соли

Номер выпуска 6 от 14.09.2025

Исследован захват O₃ на компоненте MgCl₂ · 6H₂O морской соли при T = 254 и 295 К в диапазоне [O₃] = 2.5 · 10¹³–1.6 · 10¹⁴ cм⁻³ с использованием проточного реактора с подвижной вставкой и масс-спектрометрической регистрации. Получена временна́я зависимость коэффициента захвата озона при различных концентрациях O₃ в диапазоне относительной влажности от нуля до 24%. Методом математического моделирования, исходя из формы зависимости коэффициента захвата и его временно́го спада от концентрации озона, установлен механизм захвата и сделана оценка элементарных кинетических параметров, на основании которых можно экстраполировать временно́е поведение коэффициента захвата к условиям тропосферы при произвольных концентрациях озона. Захват озона при комнатной температуре происходит по механизму реакции адсорбированной молекулы на поверхности субстрата. Механизм включает стадию обратимой адсорбции, образование адсорбированного комплекса и его последующий мономолекулярный распад с выходом в газовую фазу молекулярного хлора. При низких температурах захват протекает через рекомбинацию по реакционному механизму Или–Ридила: он включает в себя обратимую адсорбцию, образование поверхностного комплекса, его реакцию с молекулой озона из газовой фазы и выходом в газовую фазу молекулы кислорода. Образование хлора при этом не происходит. Зависимости коэффициента захвата от относительной влажности в диапазоне ее значений от 0 до 24% при Т = 254 К не обнаружено.

4 0