Производство восстановление кислорода

Окисление — восстановление — один из важнейших процессов природы. Дыхание, усвоение углекислого газа растениями с выделением кислорода, обмен веществ и ряд биологических процессов в основе своей являются окислительно-восстановительными реакциями. Сжигание топлива в топках паровых котлов и двигателях внутреннего сгорания, электролитическое осаждение металлов, процессы, происходящие в гальванических элементах и аккумуляторах, включают реакции окисления — восстановления. Получение простых веществ, например железа, хрома, марганца, никеля, кобальта, вольфрама, меди, серебра, цинка, серы, хлора, иода и т. д., и ценных химических продуктов, например аммиака, щелочей, сернистого газа, азотной, серной и других кислот, основано на окислительно-восстановительных реакциях. Производство строительных материалов, пластических масс, удобрений, медикаментов и т. д. было бы невозможно без использования окислительно-восстановительных процессов. На процессах окисления — восстановления в аналитической химии основаны методы объемного анализа пер-манганатометрия, иодометрия, броматометрия и др., играющие важную роль при контролировании производственных процессов и выполнении научных исследований. [c.51]

Основными источниками загрязнения атмосферы в литейных производствах являются плавильные печи, участки приготовления формовочных и стержневых смесей, цеха розлива металла и очистки литья. Для плавки металла используются доменные, кислородные, дуговые и индукционные печи, а также вагранки открытого и закрытого типов. Доменные печи конструктивно представляют собой вертикальные шахты высотой до 30 м и диаметром до 7 м. Они предназначены для производства сырого чугуна из железной руды и металлолома. Побочным продуктом реакции восстановления железа из руды является доменный (колошниковый) газ, имеющий следующий приблизительный состав (в % по объему) СО -30 Н, -1,5 СН - 0,5 СО - 13 N0 - 0,02 остальное - азот и кислород. Кроме того, в газе могут содержаться оксиды серы, фосфора и ряда других элементов, концентрации которых в зависимости от состава руды и других ингредиентов сырья могут изменяться в широких пределах. [c.92]

Снижение скорости потребления глюкозы и прекращение накопления лактата в присутствии кислорода носит название эффекта Пастера. Впервые это явление наблюдал Л. Пастер во время своих широко известных исследований роли брожения в производстве вина. В дальнейшем было показано, что эффект Пастера наблюдается также в животных и растительных тканях, где кислород тормозит анаэробный гликолиз. Значение эффекта Пастера, т.е. перехода в присутствии кислорода от анаэробного гликолиза или брожения к дыханию, состоит в переключении клетки на наиболее эффективный и экономичный путь получения энергии. В результате скорость потребления субстрата, например глюкозы, в присутствии кислорода снижается. Молекулярный механизм эффекта Пастера заключается, по-ви-димому, в конкуренции между системами дыхания и гликолиза (брожения) за АДФ, используемый для образования АТФ. Как известно, в аэробных условиях значительно эффективнее, чем в анаэробных, происходят удаление и АДФ, генерация АТФ, а также регенерирование НАД, окисленного из восстановленного НАДН. Иными словами, уменьшение в присутствии кислорода количества и АДФ и соответствующее увеличение количества АТФ ведут к подавлению анаэробного гликолиза. [c.353]

Железо функционирует как основной переносчик электронов в биологических реакциях окисления — восстановления [231]. Ионы железа, и Fe +, и Fe +, присутствуют в человеческом организме и, действуя как переносчики электронов, постоянно переходят из одного состояния окисления в другое. Это можно проиллюстрировать на примере цитохромов . Ионы железа также служат для транспорта и хранения молекулярного кислорода — функция, необходимая для жизнедеятельности всех позвоночных животных. В этой системе работает только Ре(П) [Fe(111)-гемоглобин не участвует в переносе кислорода]. Чтобы удовлетворить потребности метаболических процессов в кислороде, большинство животных имеет жидкость, циркулирующую по телу эта жидкость и переносит кислород, поглощая его из внешнего источника, в митохондрии тканей. Здесь он необходим для дыхательной цепи, чтобы обеспечивать окислительное фосфорилирование и производство АТР. Одиако растворимость кислорода в воде слишком низка для поддержания дыхания у живых существ. Поэтому в состав крови обычно входят белки, которые обратимо связывают кислород. Эти белковые молекулы способствуют проникновению кислорода в мышцы (ткани), а также могут служить хранилищем кислорода. [c.359]

Лантаноиды используют в производстве чугуна и высококачественных сталей. Введение этих элементов в чугун в виде ферроцерия (сплав церия с железом) или сплава различных лантаноидов повышает прочность чугуна. Небольшие добавки лантаноидов к стали очищают ее от серы, азота и других примесей, так как лантаноиды, являясь химически активными металлами, взаимодействуют с примесями. При этом повышаются прочность, жаропрочность и коррозионная устойчивость сталей. Такие стали пригодны для изготовления деталей сверхзвуковых самолетов, оболочек искусственных спутников Земли. С помощью лантаноидов получают также жаропрочные сплавы легких металлов — магния и алюминия. Благодаря сплавам лантаноидов проводят металлотермическое восстановление многих металлов (титана, ванадия, циркония, ниобия, тантала и др.), используя в этом процессе большое сродство лантаноидов к кислороду. [c.446]

В химии окислительно-восстановительные реакции принадлежат к числу наиболее распространенных. В основе технического производства таких важнейших химических продуктов, как аммиак, азотная кислота, серная кислота, металлы, процессов сжигания топлива и горения лежат реакции окисления — восстановления. Дыхание, усвоение растениями СО2 с выделением кислорода, обмен веществ и другие биологически важные процессы также представляют собой реакции окисления — восстановления. [c.28]

Потенциал катода в условиях производства хлора составляет —0,96-=--1,0 В. Снижение катодного потенциала возможно за счет замены реакции выделения водорода па катоде реакцией восстановления кислорода [c.224]

Отличительная особенность палладия — способность поглощать значительные количества водорода. Так, 1 объем Рд при 80Х может поглотить до 900 объемов Нг- Палладий и никель — хорошие катализаторы гидрирования, восстановления водородом. В присутствии Рс1 водород (даже на холоду и в темноте) легко восстанавливает галогены, переводит 50, в Н,8, СЮ в С1, и т. д. Для платины наиболее характерно поглощение кислорода. Большое значение платина имеет как катализатор окисления кислородом аммиака (в производстве ННОз), водорода (для очистки О, от примеси И,) и в других процессах каталитического окисления. [c.646]

ЭЛЕКТРОЛИЗ — химический процесс разложения электролита в растворе нли расплаве при прохождении через него постоянного электрического тока, связанный с потерей или присоединением электронов ионами или молекулами растворенных веществ. При этом на катоде в результате присоединения электронов к ионам или молекулам образуются продукты восстановления, а на аноде в результате потери электронов — продукты окисления. В химической иро-мышленности Э. применяется для получения металлов и их соединеиий, очистки металлов (электрорафинирование), производства щелочей, хлора, водорода, кислорода, хлоратов, перхлоратов, тяжелой воды, многих органических веществ и др. Э. является методом количественного анализа (электроанализа). Э. используется в гальванотехнике для нанесения различных металлических покрытий на металлические предметы и образование металлических копий из неметаллических предметов, для электроочистки воды, зарядки аккумуляторов и др. [c.289]

Гидроксид марганца (IV) получается или осаждением ш,елочами из растворов солей двухвалентного марганца в присутствии окислителей, например, хлорной извести, кислорода и др., или же восстановлением соединений высшей валентности марганца в нейтральной среде. Гидроксид представляет собой хлопьевидный осадок буро-черного цвета. Он отличается более сильной активностью сравнительно с диоксидом марганца, поэтому применяется как окислитель значительно чаш,е, например, при производстве красителей. [c.341]

В промышленности, однако, 8Ю2 восстанавливают углеродом в электрической дуге между графитовыми электродами. Результат восстановления силиката железа — сплав кремния с железом (ферросилиций) — используется в производстве стали для ее раскисления (удаления кислорода) и легирования, а также для производства металлов (Са, Ме, 2г, редкоземельных элементов) из оксидов (силикотермия). [c.148]

Классификация способов получения простых веществ. Если подразделить способы производства простых веществ в соответ < твии с состояниями, в которых существуют элементы, и с их химическими свойствами, то получится схема, представленная в табл. 3.14. Замечательным примером технологического про цесса, не сопровождающегося химическими превращениями является способ разделения жидкого воздуха на азот, кислород и инертные газы путем перегонки. Процессы, включающие химические реакции, согласно общей классификации, учитывающей характер этих реакций, можно разбить на три класса восстановление, окисление и пиролитическое разложение (пи ролиз). Большую часть простых веществ получают с помощьк> реакций восстановления. Дальнейшая более детальная класси фикация позволяет распределить эти процессы по подклассам 2.1—2.5. Обычно большинство металлов встречается в виде ка тионов, да и многие неметаллы (за исключением галогенов) имеют положительные степени окисления, поэтому в результате передачи им электронов в процессе восстановления достигается нулевая степень окисления. [c.138]

Система регуляции биохимических процессов является многоуровневой. Она начинает функционировать уже на уровне отдельных биополимеров, прежде всего ферментов и их комплексов. Очевидно, например, что соотношение альтернативных процессов (VIII.26) и (VIII.27) превращения пирувата - его восстановления до молочной кислоты или окислительного декарбоксилирования—зависит от того, в какой степени клетка обеспечена кислородом. В цепи биохимических процессов, приводящих к биосинтезу пиримидиновых нуклеотидов (см. 9.6), достаточно воздействовать на первый фермент цепи - аспартат карбамоилтрансферазу, чтобы повлиять на весь процесс образования конечных продуктов. Это осуществляется с помощью ЦТФ, который выступает в роли аллостерического ингибитора фермента и служит сигналом, сообщающим о достаточном количестве пиримидиновых нуклеотидов и целесообразности прекратить их дальнейшее производство. Эти простейшие типы регуляции, основанные на влиянии концентрации одного из субстратов на соотношение альтернативных путей превращения другого субстрата или на участии аллостерических эффектов, будут рассмотрены в 10.1. [c.420]

Восстановление углеродом. Углерод с древнейших времен использовали в качестве восстановителя при выплавке металлов, он и сейчас находит широкое применение в сталелитейном производстве. Между углеродом и кислородом происходят следующие равновесные взаимодействия [c.142]

Оксид азота в больших количествах получается в составе так называемых нитрозных газов в производстве азотной кислоты. Однако содержание N0 в этих газах составляет всего 10-12 мол. %. Поэтому, а также вследствие сложности состава нитрозных газов, содержащих кроме N0 другие оксиды азота, кислород, пары воды, элементарный азот, выделение чистого N0 из этой смеси затруднительно и нерационально. Высокие содержания оксида азота получают восстановлением азотной кислоты диоксидом серы [c.912]

В дальнейшем, хотя и были осуществлены все три способа, оД нако метод через пероксодвусерную кислоту был значительно усовершенствован и получил преимущественное развитие. Пероксид водорода можно получать непосредственно электролизом путем катодного восстановления кислорода (см. с. 206). В последнее время разработаны химические методы производства пероксида водорода самоокислением органических соединений например, при самоокислении этилантрагидрохинона он превращается в этилантрахи-нон и пероксид водорода. Этилантрахинон снова превращают в этилантрагидрохинон путем каталитической гидрогенизации. [c.165]

Берль [196J изучил возможность применения катода из активированного угля для технического производства перекиси водорода путем восстановления кислорода в электролизере. Решающим фактором с точки зрения выхода перекиси является природа электрода—необходимо, чтобы он был изготовлен из высокоактивного активированного угля с высокой электропроводностью. Гра-фитированный ретортный уголь, например, не подходит для этой цели, и паи-лучшие результаты получаются при применении угля, приготовленного из кислого гудрона нефтеперегонных заводов, иейтрализованногю калиевыми соединениями. Такой уголь более активен, чем полученный с применением натриевых производных. Электрод формуется с полостью в середине и делается настолько пористым, чтобы кислород мог проходить через него в электролизер. Наиболее эффективными угольными электродами являются такие, которые обладают значительной удельной поверхностью пор такие электроды являются и наиболее активными с точки зрения разложения раствора перекиси водорода, ио скорость этого разложения падает при паложеиии на угольный электрод внешнего напряжения. [c.85]

От этих экспериментов можно ожидать многого. Нам хотелось бы знать, как катализировать реакции многоэлектронного переноса на поверхности электрода. Это необходимо для фотокаталитического синтеза жидкого топлива, например синтеза метанола из диоксида углерода и воды. Катализаторы многоэлектронного переноса для восстановления кислорода в электохимических ячейках были бы встречены с энтузиазмом теми, кто занимается производством топливных элементов. [c.55]

К взрывоопасной категории Е отнесены производства, свя-заннье с применением горючих газов без жидкой фазы и взрывоопасной пыли в таком количестве, при котором могут образовываться взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% объема помещения, в котором по условиям технологического процесса возможен только взрыв (без последующего горения) веществ, способных взрываться (без последующего горения) при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или одно о другим. К этой категории относится, например, производство чистых металлов методом электролиза, а также восстановление металлов в среде водорода. [c.397]

Расчет длины фронта, исходя из кинетических показателей, основан на предположении о стационарности процесса. Сформированный фронт имеет постоянную длину независимо от высоты слоя. Полученные экспериментальные данные при высоте загрузки 0,3—0,9 м и скорости протекания воды 3-10 —6-10 м/с показали, что кислородопоглотительные колонны, исключая реактор с ЭО-Пп, работают в нестационарном режиме (рис. 43). Отношение длины фронта к высоте колонны ЬЦ больше единицы, т. е. длина фронта превышает высоту колонки. Вследствие кинетических затруднений редокс-реакторы работают в стационарном режиме либо при очень больших высотах (3—10 м), либо при малых скоростях потока воды (0,3-10 —1,5-м/с). Однако сформированный фронт восстановления кислорода мож-. но получить и на небольших высотах слоя редокситов, используя мелкую фракцию зерен. Так, при уменьшении размера зерен на порядок в сравнении с размерами зерен редокситов промышленного производства слой высотой 0,3—0,4 м при скорости потока воды 3-10 3—4,5- 10 3 м/с работает в стационарном режиме. При этом различие в значениях Ь, рассчитанных двумя указанными выше способами, не превышает 15—20%. [c.120]

Уменьшение удельного расхода электроэнергии в электрохимических производствах можно добиться снижением перенапряжения и деполяризацией электродных процессов. Второй путь особенно желателен, если замена одного процесса другим, менее энергоемким, сопровождается получением более ценного продукта. Технически важной задачей с этой точки зрения является деполяризация катодного выделения На кислородом, приводящая к значительному снил ению катодного потенциала и протекающая с образованием Н2О2 или ее производных. Значительные успехи в разработке теории кислородной деполяризации и установлении механизма процесса восстановления кислорода достигнуты благодаря работам А. Н. Фрумкина 1И, А. И. Красильщикова [2], Н. Д. Томашова [3], 3. А. Иофа [4], В. С. Багоцкого [5] и др. Однако большая часть исследований проводилась при низких плотностях тока, не имеющих промышленного значения. Поэтому, не считая использования угольных электродов воздушной деполяризации в ряде гальванических элементов, процесс кислородной деноляризации все еще не нашел практического применения. [c.849]

Электрохимические методы играют очень важную роль в химической промыи1ленностн. Достаточно упомянуть промышленные методы производства водорода, кислорода, хлора, рада металлов, особенно алюминия, щелочных п щелочноземельных металлов, чтобы показать, что эти методы играю,т важную роль в мировой экономике. Электролитическое восстановление и окисление ппфоко применяются для производства ряда неорганических н органических веществ. [c.239]

Максимальная скорость образования гидроксил-ионов в реакции восстановления кислорода (32) достигается, при прочих равных условиях, при максимальном значении градиента концентрации, которое достигается при [0]о= мах и [0]=0. При этом достигается и максимальное значение скорости (I корр.) коррозионного процесса, поскольку процесс нейтрализации (1), обусловливающий непрерывность коррозионного процесса ограничен скоростью производства гидроксил-ионов (28) и, следовательно, доставкой кислорода к поверхности металла. [c.37]

Оставшаяся негазифицированная часть угля, которая представляет собой достаточно реакционноспособную форму обожженного угля, выводится со стороны поддона и направляется в генератор водорода. Последний работает в обычном режиме подачи парокислородной смеси в псевдоожиженный слой обожженного угля при отсутствии кислорода работа генератора возможна и на одном паре, однако в этом случае необходим электронагрев слоя. Действующая в исследовательском центре Института Газовой Технологии установка работает именно в этом варианте. Исследуется третий возможный метод производства водорода, основанный на взаимодействии пара с железом и последующем восстановлении железа обожженным углем. [c.162]

Конверсия метана природного газа с водяным паром — пока основной промышленный способ производства водорода. Первичный продукт конверсии метана — это синтез-газ (тСО + пИ.2), который помимо получения водорода применяется для производства метанола, высших спиртов, синтетического бензина и др. Предполагается применепне синтез-газа в качестве восстановительного агента для прямого восстановления металлов (железа) из руд. Метод конверсии состоит в окислении метана водным паром или кислородом по следующим основным уравнениям реакций [c.73]

Сырьем для производства минеральных солей и удобрений служат природные минералы, полупродукты химической промышленности и промышленные отходы. Природное минеральное сырье — основная сырьевая база солевой технологии. При переработке природных фосфатов, баритовых руд, боратов, хромитов, нефелииа, природных солей калия, магния и натрия получают фосфорные, калийные и борные удобрения, а также сульфид натрия, дихроматы натрия и калия, сульфат аммония и другие соли. При переработке природного сырья наряду с физическими методами выщелачивания, выпаривания, кристаллизации используют реакции обменного разложения и окисления — восстановления. Одним из методов вскрытия руд (т. е. переведения их ценных компонентов в растворимое или реакционноспособное состояние) служит разложение их кислотами или щелочами или спекание с последними. Этот метод основан на реакциях обменного разложения разделение полученных продуктов производят, пользуясь их различной растворимостью, летучестью одного из компонентов и т. п. Примером может служить обработка природных фосфатов кислотами, при которой нерастворимые фосфорнокислые соли переходят в водорастворимую форму. Многие методы вскрытия природного сырья основаны на - окислительно-восстановительных реакциях к ним принадлежат некоторые виды обжига окислительный, восстановительный, хлорирующий примерами служат производства сульфида натрия и бария восстановительным обжигом, сульфата натрия и барита, производство хроматов окислительным обжигом хромитовых руд и т. п. Для производства солей используют атмосферный воздух — неисчерпаемый источник кислорода для окислительного обжига и азота для получения азотных удобрений. [c.142]

Технологический процесс производства ацетальдегида из этилена может быть одностадийным или двухстадийным. В одностадийном процессе окисление этилена с восстановлением хлорида пЕ1лладия и регенерация потерявшего активность катализаторного раствора совмещены в одном аппарате — реакторе. Образующийся ацетальдегид испаряется за счет теплоты реакции и извлекается из реакционной смеси конденсацией и промывкой водой. В качестве окислительного газа используется кислород, почему метод получил название кислородного. В двухстадийном процессе окисление этилена и регенерация каталитического раствора разделены и осуществляются в двух отдельных аппаратах — реакторе и регенераторе, а в качестве окислительного газа используется воздух. [c.306]

В промышленных масштабах используется только метод восстановления отходящих газов производства азотной кислоты с применением платинового или палладиевого катализатора вместе с топливным мазутом эффективность метода превышает 907о. В ряде случаев считается достаточным восстановление до оксида азота (II), когда выхлопные газы становятся бесцветными. На это расходуется стехиометрическое количество горючего газа, например природный или доменный газ, СО, Hs и пары керосина. Для полного восстановления необходимо дополнительное количество горючего газа, который должен реагировать как с кислородом, так и с диоксидом азота. Температура процесса должна быть ниже 850 °С, и в случае присутствия больших количеств кислорода следует использовать двухстадийный процесс для того, чтобы температура во время реакции не превысила 850°С. Температура зажигания изменяется от 150 (если в качестве топлива используют водород или оксид углерода) до 400°С (если используют метан). [c.196]

Между лабораторным и промышленным синтезом органических соединений имеется ряд принципиальных различий. Например, цена химикатов, использованных в лабораторном синтезе, обычно не имеет решающего значения, поскольку синтез проводится в сравнительно малых масштабах. Поэтому при лабораторном восстановлении кетонов в спирты можно использовать сравнительно дорогой алюмогидрид лития, в то время как в промышленности для этих целей применяют сравнительно дешевые водород и никелевый катализатор. Другим примером дешевого реагента является кислород воздуха, с помощью которого в промышленности осуществляется ряд процессов каталитического окисления. Исходный материал для промышленных синтезов также должен быть дешевым и легкодоступным в больших количествах. Поэтому такой материал в большинстве случаев получают с помощью простейших методов из указанных выше источников сырья, прежде всего из природного газа и нефти. Применяемые растворители тоже должны быть дешевыми, а кроме того (по возможности), негорючими или хотя бы малогорючими. В то время как в лабораторных условиях не составляет проблемы провести синтез с использованием в качестве растворителя нескольких литров диэтилового эфира, применение этого растворителя в промышленном производстве вызывает большие трудности, связанные с его горючестью (складирование больших количеств растворителя, соблюдение строгих предписаний техники безопасности всеми работниками и т. д.), так что он применяется только в исключительных случаях. [c.241]

Фотохимическим способом можно приготовить ряд других физиологически активных соединений. Например, это проста-гландины — имеющие большое химиотерапевтическое значение гормоны, — которые можно синтезировать, начиная с фотолиза циклических кетонов. В другой сфере производства путем фотоокисления цитронеллола получаются стереоизомеры окисленного розового, применяемые в парфюмерии. Возбужденный (синглетный) кислород (см. с. 175) образуется путем фотосенсибилизации красителем типа бенгальского розового, который передает энергию возбуждения иа основное (триплетное) состояние молекулы Оз при сохранении общего спина, Гидроперок-сиды образуются присоединением синглетного кислорода к двойной связи, а последующее восстановление дает соответствующие спирты. Аллильная перегруппировка в кислом растворе, сопровождаемая дегидрированием, приводит к конечному продукту [c.286]

Водород, необходимый для восстановления моносахаридов, получают из воды на специальных электролизерных установках. Возникающий одновременно кислород является побочным продуктом производства. Водород из электролизеров поступает в газгольдер 6 и далее в компрессор высокого давления, где он сжимается до 100 ати, после чего направляется в смеситель 3. По окончании восстановления реакционная смесь с непрореаги-ровавшим водородом поступает в сепаратор 18, где водород отделяется от жидкости и возвращается в компрессор или газгольдер, откуда его снова используют для восстановления. [c.373]

Ввиду известного сходства с дыхательными ферментами (окси-редуктазами) редокс-полимеры представляют большой интерес для моделирования ферментативных систем и как возможные передатчики кислорода органам дыхания из воды. К другим перспективным областям применения их относятся искусственный фотосинтез, фиксация азота при низких температурах и давлениях, изготовление мембран, передающих электроны (электросинтез), использование в качестве антиоксидантов, производство перекиси водорода и удаление кислорода из котельной воды. Редокснты пригодны для восстановления катионов в свободные металлы или ионы с более низким зарядом, для получения иода из растворов его солей и т. д. [c.593]

Завершающей стадией является получение чистого металла или сплава электролизом растворов и расплавов, цементацией, термической диссоциацией, восстановлением углеродом или водородом. В этой стадии производства получила пр 1менение также металлотермия, т. е. восстановление металлов из их окислов кремнием, ферросилицием, алюминием и другими, дающими с кислородом более устойчивые окислы, чем окисел извлекаемого металла. [c.420]

Имеются установки для сжигания жидких углеводородов ри ограниченном количестве воздуха с получением инертного аза следующего состава 0,05% Ог, 15% СОг, 0,015—0,02% жсидов азота и остальное N2. Описаны установки очень высо-юй производительности (до 20 тыс. м /ч) для получения инерт-гого газа из отработанных газов двигателей внутреннего сгора- ия. Эти газы очищаются от оксидов азота в реащорах на цла-гиновом катализаторе при 370—430 °С. Инертные газы, полученные на таких установках, содержат 88% N2 и 12% СО2. При соответствующих условиях инертный газ (азот) получают сжиганием водорода с воздухом в стехиометрическом соотношении с последующей конденсацией влаги, а также из отработанных газов процессов абсорбции производства азотной кислоты каталитическим восстановлением оксидов азота (0,25%) и связыванием остаточного кислорода (2—3%). [c.417]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология