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N-Halobenzenesulfonamides钠氧化脱色的动力学和机械化学偶氮染料在酸性介质酸橙10:光谱光度测量的方法

Jayachamarajapura Pranesh Shubha1,Yadati Madhusudhan2,Puttaswamy3
  1. 教授,化学系,黄宗泽理工学院,班加罗尔,印度卡纳塔克邦
  2. 化学系助理教授,鲍斯高技术研究所、卡纳塔克邦,印度班加罗尔
  3. 教授,化学系,班加罗尔大学,卡纳塔克邦,印度班加罗尔
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文摘

酸橙的氧化脱色动力学10 (AO10) chloramine-B bromamine-B在高氯酸介质spectrophotometrically已被调查在298 K(λmax = 475海里)。动态运行进行伪一阶条件下(氧化剂)o > > [AO10] o。在相同的实验条件下,与氧化剂反应遵循相同的动力学与一阶依赖每个(氧化剂)o和[AO10]和分数阶(高氯酸)的依赖。化学计量学的反应被发现1:1和氧化产品被确定。反应,研究了在不同温度和不同激活参数计算。p-toluenesulfonamide、卤化物离子,离子强度和介质的介电常数进行了研究。反应混合物未能引发丙烯腈聚合。AO10氧化的速度快两倍比出租车与巴布。这可能归因于Cl +和Br的亲电性差异+离子和氯和溴的范德瓦尔斯半径。合理的机制和相关法律已经深思熟虑了观察到的动力学。

关键字
偶氮染料,酸橙10 Chloramine-B Bromamine-B Oxidation-Kinetics、酸介质

介绍
各种染料用于纺织工业通常有一个合成起源和多方面的芳香分子结构,使其更稳定和更复杂的生物降解[1 - 3]。有色工业废水是水污染的最明显的指标和高度彩色合成染料废水的排放是美学上令人不愉快的和对水生生物造成相当大的损害。强烈有色废水,不仅创造了环境和美学问题,还提出了一个伟大的潜在有毒生态威胁人类健康最这些染料有毒和致癌。主要是偶氮染料含有一个或多个氮氮双键(- N = N -)构成了很大一部分,今天在行业被广泛使用。强electronwithdrawing偶氮组的角色加氧酶稳定这些芳香族污染物与转换。因此,在有氧条件下不易降解偶氮染料的。因此,去除食品和染料行业产生的偶氮染料废水是废水处理的主要问题。这些废水通常使用吸附等物理化学方法处理,照片退化和凝固。所有这些过程都是昂贵和复杂。因此,有必要对经济和简单的方法来废除有害染料废水(1 - 9)。
酸橙10 (AO10,橙色G)是用于纺织面料。[1]。广泛的文献调查显示,没有报告AO10任何氧化剂的氧化动力学的角度来看,机械的方法。因此,它被认为明智的调查与N-haloamines AO10探索的氧化脱色化学氧化还原的动力学和机械方面。
这项工作的最重要的目的是为了促进AO10脱色N-haloamine,低能源成本和经济。该过程的有效性评估的能力,促进颜色和总有机碳含量的降低。高效率与染料模型观察表明,这种经济,容易操作和维护处理过程也可以用于废水的治理。
N-metallo-N-haloarylsulfonamides的化学类的,称为N-haloamines,吸引了许多研究者的注意由于各自不同的行为。多才多艺的自然是归因于他们的行动能力作为基地,亲核试剂[10]。结果,这些化合物与广泛的官能团在水,部分水和无水的媒体在酸或碱的存在,带来一系列分子转换。一般monohaloamines经历两个电子改变而dihaloamines作为四个电子氧化剂。减少产品获得各自的磺酰胺和氯化钠[11]。这类的主要成员chlorocompounds是chloramine-T(猫)和chloramine-B(出租车)。回顾文献显示,尽管芳香族磺酰氯胺的反应已经知道和广泛调查(10日)没有太多的信息(17日)上可用相应的反应bromamines, bromamine-T bromamine-B。钠N-bromobenzenesulfonamide或bromamine-B (BAB)获得了重要性是一种温和的氧化剂,它可以随时由溴化的出租车。Bromamine-B发现是其中最潜在的氧化剂N-haloamines。但是有一些报告[21]有机底物的氧化动力学BAB相比其他haloamines作为氧化剂的研究从机械的角度。 For these reasons, it was felt interesting to investigate the mechanism of oxidation of AO10 with this reagent.
根据现有的信息,继续我们的研究兴趣的动力和机械的调查各种底物的氧化、特别是染料的出租车和巴布,标题反应进行。因此,在这个沟通我们报告的综合动力学AO10氧化由驾驶室和巴布在高氯酸介质在298 K。

实验
Chloramine-B (e .默克公司)和酸橙10(西格玛奥德里奇)作为收到。Bromamine-B准备[23]的部分脱溴dibromamine-B(数据备份系统)如下。纯氯通过水溶液中充溢的chloramine-B(560毫升水30 g)和液体溴(6毫升)添加一滴一滴地不断搅拌。数据备份系统形成的黄色沉淀是洗水,吸下过滤,真空干燥器干燥。Dibromamine-B (31.5 g)是消化与恒定搅拌在50毫升的4批次摩尔dm-3氢氧化钠。由此产生的质量在冰,冷却过滤吸下,和产品(BAB)在无水氯化钙干燥。巴布的纯度测试iodometrically通过其活跃的溴含量及其红外光谱。BAB的水溶液被准备,标准化时所需的碘量滴定的方法和保存在棕色瓶,以防止其光化学恶化[24]
溶剂同位素研究是用D2O(99.4%)由巴克,孟买,印度。分析级化学品和双重蒸馏水中使用。
动态测量
动能的测量进行了使用紫外可见分光光度计(Elico SL159)。在目前的研究中,288年和308年之间的动力学实验进行了K。为此,Raagaa超冷室与数字温度控制(钦奈,印度)使用。温度保持恒定的精度±0.1 0 c。详细的动力学进行伪一阶条件下运行(氧化剂)0 > > [AO10] 0 298 K。反应是承认在玻璃斯托帕德pyrex沸腾管的外表面涂黑,以防止光化学效应。氧化剂以及必要的大量的AO10,高氯酸溶液和水(对于所有运行保持总体积不变的)在单独的管道在298 K温度30分钟。快速增加的反应是由测量的氧化剂的混合物搅拌反应。瞬间,4立方厘米的解决方案是用移液器吸取到一个试管放在紫外可见分光光度计和吸光度测量是在475 nm (AO10λmax)超过两个半衰期。吸光度读数在t = 0, t = t D0, Dt。 Plots of log D0/Dt versus time were made to evaluate the pseudo first-order rate constants (k/) which were found reproducible within ±4–5%.
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结果与讨论
反应物浓度对速率的影响
氧化的动力学AO10出租车和巴布(以下简称浓缩为氧化剂)研究了在几个初始反应物的浓度,在伪一阶条件下(氧化剂)o > > [AO10] o,在298 K的高氯酸在这两种情况下。动能和机械特性的氧化AO10密切相关化合物的出租车和巴布在高氯酸介质在相同的实验条件下相同但AO10的氧化率比较巴布比出租车大约快两倍。
条件下(氧化剂)0 > > [AO10] 0恒定(氧化剂)0(高氯酸),温度、情节的日志(吸光度)与时间是线性的(r > 0.9972)表明一阶速率依赖AO10 0的情况下。这些情节在这两种情况下,线性斜坡的恒常性一起获得在不同[AO10] 0,既一阶速率依赖(AO10) 0。伪一阶速率常数(k /)获得被记录在表1。
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图5块(高氯酸)和k /对数。
卤化物离子和benzenesulfonamide浓度对速率的影响
添加卤化物离子,Cl -或Br,其钠盐的形式(1.0 x三分- 8.0 x三摩尔dm-3)显示率没有明显影响。这表明卤化物离子在反应中扮演任何角色。反应介质的离子强度变化从0.1到0.3摩尔dm-3 NaClO4解决方案保持其他实验条件不变。发现添加NaClO4显示对反应速率的影响可以忽略不计,代表非离子的参与物种的速率决定步骤。因此没有试图维持动力介质的离子强度稳定运行。添加benzenesulfonamide (RNH2)反应混合物(5.0 x三摩尔dm-3)没有显著影响率表明RNH2没有参与任何步骤的速率决定步骤之前提出的方案。
影响介电常数的介质和溶剂同位素率
介质的介电常数(D)被添加杂色甲醇(0 30 % v / v)的反应混合物与所有其他实验条件保持不变但率没有显著改变与氧化剂。自氧化AO10出租车和巴布与H +离子,增加溶剂同位素效应研究在D2O溶剂介质为氧化剂。出租车的速率常数和巴布透露,k / 4 (H2O)等于3.58 x打败4 s - 1和7.52 x打败s - 1,和k / 4 (D2O)是4.16 x打败4 s - 1和10.6 x打败s - 1,分别。因此,溶剂同位素效应,k / (H2O) / k / (D2O)被发现是0.85和0.70出租车和巴布。
温度对速率的影响
反应,研究了在不同的温度下(288 - 313 K),保持其他实验条件不变。阿伦尼乌斯阴谋的日志k / vs . 1 / T(图6;r > 0.9955),复合活化参数(Ea,ΔH≠,ΔS≠,ΔG≠和日志)计算了氧化AO10出租车和巴布。这些数据总结在表2中。
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在目前的氧化还原系统的最优条件控制氧化AO10出租车和巴布萘和1,2-naphthaquinone酸介质的发展。因此,这个氧化还原体系可以扩大到工业操作。此外,AO10废水的主要组件之一是各种产业和环境有害物质和致癌化合物。因此,目前可以采用简单的方法开发治疗中的AO10染料工业废水,造成这种染料的基础上减少毒性。同时这种方法提供了许多优点,包括反应时间短,成本效益和适度无毒试剂使反应过程简单。

结论
在目前的工作,氧化脱色的最佳条件AO10由驾驶室和巴布在酸性介质。Chloramine-B脱色AO10几乎完全在酸介质而bromamine-B需要55分钟几乎40分钟。氧化的动力学AO10出租车和巴布在酸中遵循法律- d / dt(氧化剂)= k(氧化剂)o (AO10) o (H +) x,其中x = 0.76和0.65分别为出租车和巴布。因此这种方法是简单而有效的方法包括许多优势,如成本效益,短时间内,使用相对无毒试剂。此外,简单的和精心设计的方法在目前的研究开发可以使用合适的改变来实现治疗AO10出现在工业废水减少这个染料毒性引起的。除此之外的动力和机械的图片AO10-CAB /巴布酸氧化还原体系中也被阐明。

确认
作者感谢校长,管理,鲍斯理工学院的设施和支持。金融援助从Visvesvaraya科技大学研究经费,没有VTU / Aca。/ 2012 - 13 / A-9/760感激地承认。

引用
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