Su Kirlenmesi Araştırmaları ve Kontrolü Türk Milli Komitesi

BİR HETEROPOLİ ASİDİN (H₄SiW₁₂O₄₀) SÜPERKRİTİK SUDA NİTROBENZEN OKSİDASYONUNA KİNETİK ve MEKANİSTİK ETKİLERİ

Su Kirlenmesi Kontrolü Dergisi Cilt 12 Sayı 1 sh. 31-39, 2002 

İdil ARSLAN-ALATON

İstanbul Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü,Maslak 80626, İstanbul

Öz: Bu çalışmada, bir heteropoli asidin (H₄SiW₁₂O₄₀) süperkritik şartlarda gerçekleştirilen nitrobenzen oksidasyonuna kinetik ve mekanistik etkileri 400–500^oC sıcaklık, 3.5-38.5 mM H₄SiW₁₂O₄₀ konsantrasyonu aralığında ve sabit basınçta (P = 30.7 MPa) sorgulanmıştır. Katalitik ve katalitik olmayan nitrobenzen oksidasyonu için Arrhenius sabitleri hesaplanarak reaksiyon kinetikleri, oluşan oksidasyon ürünleri tayin edilerek reaksiyon mekanizmaları incelenmiştir. Katalizörün eklenmesiyle prosesin Arrhenius ilişkisinin önemli derecede değiştiği gözlenmiştir. Seçilen reaksiyon şartlarında, nitrobenzen oksidasyonunun katalizör varlığında gerek reaksiyon kinetiği, gerekse mekanizması sıcaklığın bir fonksiyonu olarak değişmiştir. Ayrıca her iki oksidasyon prosesi için benzer ara ürünlerin elde edilmesine rağmen katalitik proses için daha az oksidasyon ürünlerinin bulunmasından (katalizörlü proses için sadece fenol ve 2-nitrofenol, katalizörsüz proses için fenol beraberinde 2, 3, ve 4–nitrofenol), katalizörün etkisi ile bir prosese dönüştüğü sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Arrhenius sabitleri, katalitik süperkritik su oksidasyonu, heteropoli asitler, H₄SiW₁₂O₄₀, oksidasyon ürünleri, nitrobenzen

THE KINETIC AND MECHANISTIC EFFECTS OF A HETEROPOLY ACID (H₄SiW₁₂O₄₀) ON NITROBENZENE SUPERCRITICAL WATER OXIDATION

Abstract: In the present study, the kinetic and mechanistic effects of a heteropoly acid (H₄SiW₁₂O₄₀) on nitrobenzene oxidation in supercritical water was investigated at varying temperatures (T=400-500^oC) and H₄SiW₁₂O₄₀ concentrations (3.5-34.8 mM) at a constant operating pressure (P=30.7 MPa) in an attempt to establish global power-law rate expressions and to calculate the empirical Arrhenius constants. Oxidation pathways and reaction mechanisms were further examined via primary oxidation product identification. Under our experimental conditions, nitrobenzene degradation kinetics were significantly enhanced and modified in the presence of H₄SiW₁₂O₄₀. The major differences in temperature dependence observed between catalyzed and uncatalyzed nitrobenzene oxidation kinetics and the fact that less oxidation products were identified for the catalytic process (only phenol and 2-nitrophenol instead of phenol and   2-, 3-, and 4-nitrophenol for the uncatalyzed process) strongly suggest that the reaction pathway of H₄SiW₁₂O₄₀ - catalyzed supercritical water oxidation apparently differs from that of uncatalyzed supercritical water oxidation and displays a higher selectivity.

Keywords: Arrhenius constants, catalytic supercritical water oxidation, heteropoly acids, H₄SiW₁₂O₄₀, oxidation products, nitrobenzene

Dergide yayımlanan yazılar yazı işlerinin izni olmaksızın başka hiç bir yerde yayımlanamaz veya bildiri olarak sunulamaz. Kısmen veya tamamen yayımlanan yazılar kaynak gösterilmeden hiçbir yerde kullanılamaz.