авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Физико-химические процессы, протекающие в ионизованной воздушной среде в присутствии молекул фосфорорганических соединений

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

СМОЛИН ЮРИЙ МИХАЙЛОВИЧ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ В

ИОНИЗОВАННОЙ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ

В ПРИСУТСТВИИ МОЛЕКУЛ

ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Специальность: 02.00.04 – Физическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

Санкт-Петербург

2010 г.

Работа выполнена на кафедре теоретической и прикладной химии в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна» и в ОАО «ГосНИИхиманалит»

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор

Новоселов Николай Петрович

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Пак Вячеслав Николаевич

кандидат химических наук

Зевадский Юрий Эдуардович

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный технологический институт

Защита состоится "28" декабря 2010 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.236.03 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна» по адресу: 191186, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, дом 18, в аудитории №241.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

Санкт-Петербургского Государственного университета технологии и дизайна по адресу: 191186, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д. 18.

Автореферат разослан "28" ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

Доктор химических наук, профессор __________________/ Е.С. Сашина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Подписание и ратификация Россией "Конвенции о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и его уничтожении" накладывает на нее международные обязательства. Мероприятия по защите персонала объектов хранения и уничтожения химического оружия (ХО), населения прилегающих районов и окружающей среды в период уничтожения запасов ХО считаются одними из основополагающих требований Конвенции. В арсенале ХО, накопленного за долгие годы Россией, подавляющее количество (2/3) составляют фосфорорганические отравляющие вещества (ФОВ: «зарин» – C4H10PO2F, «зоман» – C7H16PО2F, «Vx» – C11H26NO2PS). По своим токсическим показателям именно они являются наиболее опасным ХО для человека.

Обеспечение гарантированной безопасности работ по уничтожению ХО требует создания высокоэффективной, надежной системы мониторинга рабочих параметров технологических процессов и состояния окружающей среды в районе размещения объектов уничтожения ХО. Основой системы мониторинга является химико-аналитический контроль, успешное функционирование которого возможно при наличии соответствующих приборов химического контроля (ПХК). Самые высокие требования к ПХК предъявляются при проведении автоматического непрерывного контроля содержания ФОВ, что вызывает наибольшие трудности. Необходима высокая чувствительность, быстродействие, специфичность. Так, например, для выполнения санитарно-гигиенического контроля ФОВ чувствительность должна быть не ниже предельно допустимой концентрации рабочей зоны (ПДКр.з.), для приборов, используемых в аварийном контроле, – не ниже 100 ПДКр.з. При этом ПДКр.з. для ФОВ составляет порядка 10-5 10-6 мг/м3.



Анализ данных, проведенный нами, показал, что разработанные в России ПХК, отвечающие предъявляемым требованиям обладают рядом существенных недостатков. Показано, что в основу работы ПХК целесообразно положить метод спектрометрии ионной подвижности (СИП). Приборы, с использованием этого метода, наиболее часто применяются при обнаружении взрывчатых, наркотических и высокотоксичных веществ. Реализация метода СИП позволяет достичь высокой чувствительности, быстродействия, специфичности, при этом нет необходимости в использовании расходных материалов.

Однако, до сих пор метод СИП не получил широкого применения. Причиной этого являются факторы, влияющие на чувствительность и специфичность. Также не до конца изучено влияние концентрации ФОВ и влажности воздуха на получаемые спектры. Для решения поставленных задач необходимо исследование физико-химических характеристик протекания ион-молекулярных реакций.

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы являлось проведение теоретических и экспериментальных исследований физико-химических процессов, протекающих в ионизованной воздушной среде в присутствии молекул ФОВ для реализации метода СИП при разработке новых приборов химического контроля.

В связи с этим в диссертации было необходимо:

  • сформулировать требования, предъявляемые к современным ПХК. Провести анализ реализации физико-химических методов, используемых в приборах химического контроля ФОВ. Обосновать выбор метода СИП, как наиболее перспективного для обнаружения молекул ФОВ;
  • проанализировать современные теории подвижности и диффузии ионов в газах;
  • провести теоретические исследования физико-химических процессов, протекающих в ионизованной воздушной среде в присутствии молекул ФОВ. Изучить процессы начальной ионизации в модельной воздушной среде, формирование положительных и отрицательных первичных ионов, образование вторичных ионов ФОВ, процессы рекомбинации ионов ФОВ;
  • выполнить экспериментальные исследования физико-химических характеристик ионизованной воздушной среды в присутствии молекул ФОВ. На основании полученных спектров проанализировать влияние концентрации ФОВ и влажности воздуха на состав и подвижность ионов ФОВ, получить данные по коэффициентам переноса ионов ФОВ, константам скорости и сечениям ион-молекулярных реакций образования ионов ФОВ, изучить кинетику образования ионов ФОВ.

Научная новизна работы

  1. Получены экспериментальные данные о подвижностях, коэффициентах продольной и поперечной диффузии ионов ФОВ, константы скорости образования ионов ФОВ.
  2. Проведен анализ влияния концентрации ФОВ и влажности воздуха на состав и подвижность ионов молекул ФОВ.
  3. На основании полученных спектров предложена и обоснована кинетическая схема образования ионов ФОВ при их взаимодействии с первичными ионами воздуха.
  4. Разработана методика расчета констант скоростей и сечений разветвленно-последовательных ион-молекулярных реакций по спектрам подвижности ионов.

Положения, выносимые на защиту

  1. Обоснование перспективности и необходимости проведения исследований метода спектрометрии ионной подвижности.
  2. Кинетика формирования первичных положительных ионов.
  3. Экспериментальные данные о подвижности, коэффициентах продольной и поперечной диффузии ионов ФОВ, сечений и констант скорости образования ионов ФОВ.
  4. Влияние концентрации ФОВ и влажности воздуха на состав и подвижность ионов молекул ФОВ.
  5. Кинетическая схема образования ионов ФОВ при их взаимодействии с первичными ионами воздуха.
  6. Методика расчета констант скоростей и сечений разветвленно-последовательных ион-молекулярных реакций по спектрам подвижности ионов.

Практическая значимость работы

Полученные данные о кинетике формирования кластерных ионов в ионизованной воздушной среде в присутствии молекул ФОВ, подвижностях, коэффициентах продольной и поперечной диффузии ионов, сечениях и константах скорости ион-молекулярных реакций могут быть использованы при расчете и проектировании различных видов ионизационных газосигнализаторов с радиоактивным источником ионизации для обеспечения безопасности людей и окружающей среды.

Внедрение результатов работы

В ОАО «ГосНИИхиманалит» на базе опытного образца спектрометра ионной подвижности был разработан новый газосигнализатор «СИП-100». Полученные в работе теоретические и экспериментальные данные внесли существенный вклад в его разработку, повысив чувствительность и уменьшив быстродействие. Газосигнализатор «СИП-100» получил сертификат об утверждении типа средства измерения и был принят на объекты уничтожения ХО взамен устаревшего газосигнализатора «Терминатор ФОВ-100» для выполнения задачи аварийного контроля содержания ФОВ в воздухе рабочей зоны.

Достоверность результатов исследований базируется на применении сертифицированных средств измерений, а также совокупности аттестованных и апробированных методик выполнения измерений.

Апробация результатов диссертационной работы

Основные теоретические и экспериментальные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Четвертой научно-практической конференции «Научно – технические аспекты обеспечения безопасности при уничтожении, хранении и транспортировке химического оружия», г. Москва, октябрь 2008 г.; на Международной научной конференции «Современные тенденции развития химии и технологии полимерных материалов», г. С-Петербург, 24-26 ноября 2008 г.; на Всероссийском научном конгрессе «Фундаментальная наука – ресурс сохранения здоровья здоровых людей», г. Тамбов, 4-5 декабря 2008 г., на Российской научной конференции «Стратегия развития научно-производственного комплекса российской федерации в области разработки и производства систем жизнеобеспечения и защиты человека в условиях химической и биологической опасности», г. Тамбов, 14 октября 2009 г.

По теме диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, из них 4 в изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, заключения и списка литературы. Содержание работы изложено на 109 страницах печатного текста, содержит 17 рисунков и 11 таблиц. Список литературы состоит из 115 источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении показана суть научной проблемы; обоснована актуальность выбранной темы; сформулирована цель работы и задачи для ее достижения; изложены основные положения, выносимые на защиту; подчеркнута научная новизна и практическая значимость результатов работы.

Первая глава посвящена проблемным аспектам обнаружения соединений ФОВ. Определен и обоснован наиболее технически сложный аспект химико-аналитического контроля, проводимого в системе мониторинга на объектах уничтожения ХО – непрерывный автоматический контроль содержания ФОВ на уровне 1 и 100 ПДКр.з., на котором акцентировано внимание в работе.

В разделе 1.2 проведен анализ реализации физико-химических методов, используемых в приборах химического контроля ФОВ. Данные по приборам структурированы и приведены в таблице 1.

Таблица 1

Название прибора Метод анализа Вещество Предел обнаружения, мг/м3 Опреде- ляемое ПДКр.з. Быстро- действие
ГАИ-1 Ионизационный Зарин 3,010-2 1500 5 сек.
Зоман 3000
Vx 6000
ГСБ-М Биохимический Зарин 2,010-5 1 15 мин.
Зоман 1,010-5 1
Vx 5,010-6 1
ГС-М СИП Зарин 3,010-3 150 2 мин.
Зоман 300
Vx 600
Терминатор ФОВ-1 ГХ+СИП Зарин 2,010-5 1 15 мин.
Зоман 1,010-5 1
Vx 5,010-6 1
Терминатор ФОВ-100 ГХ+СИП Зарин 2,010-3 100 15 сек.
Зоман 1,010-3 100
Vx 5,010-4 100
ИДГ-010 СИП Зарин (1,0-5,0)10-3 50-250 2 мин.
Зоман 5,010-3 … 5,010-4 50-500
Vx 1,010-3 … 2,010-4 40-200






Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.