Néhány toxikus szennyező nehezen bontható a hagyományos módszerekkel.Víz- és szennyvíz tisztítás fejlett oxidációs módszerekkel (Advanced Oxidation Processes, AOP). Ezek egyike a nagyenergiájú sugárzás (gyorsított elektronok, vagy gamma). •••OHOHOH

A hidroxilgyökök kémiai kötéseket szakítanak fel

Szerves anyagok sugárzással indukált lebontása vizes oldatokban

OHCl

ClCl

Cl

Cl

Tanulmányozzuk különböző szerves molekulák lebontását a víz reaktív köztitermékeivel. Követjük a lebomlás kinetikáját, javaslatot teszünk a bomlás mechanizmusára.A gyakorlati alkalmazással kapcsolatos kutatásokat is végzünk (pl. textilszínezékek, peszticidek, gyógyszer intermedierek).

Vizes oldatok radiolízise

O OH

OHOH

OH

Sugárforrások és vizsgáló berendezések•Gammaradiolízis

60Co gamma forrásTermékanalízis: UV-VIS spektrofotométer, FTIR

HPLC, diódasoros, ill. MS-MS detektálással

•ImpulzusradiolízisLinac elektrongyorsítókinetikus spektrofotometriás detektálással

•Víz-, illetve szennyvíz analitikaBOI, KOI, Microtox, TOC

60Co, ∼2 PBq (∼50.000 Ci), panoráma típusú, dózisteljesítmény 8 kGy/óra LINAC elektrongyorsító, 4 MeV, 2,6 µsec pulzusszélesség, ismétlés 50 Hz, dózisteljesítmény MGy/min

H2O → •H, eaq−, •OH, H+, OH−, H2O2, H2

Vizes oldatok radiolízise

A víz radiolízise során reaktív köztitermékek keletkeznek, melyek szerves molekulákkal reagálva azokat lebontják.

A eaq- átalakítható •OH gyökké:

+H2Oeaq

- + N2O → •OH + N2 + OH- k = 8.7 x 109 mol-1 dm3 s-1

N2O-dal telített (0.025 mol dm-3) híg (≈1 mmol dm-3) vizes oldatban a •OH gyök (G ≈ 0,56 µmol J−1) és H atom (G=0,06µmol J−1) köztitermékek reagálnak az oldott anyaggal.

λmax = 292 nm εmax ≈ 50000 mol-1 dm3 cm-1

λmax = 513, 532 nm, εmax = 31400 mol-1 dm3 cm-1

0 1 2 30

25

50

75

100 c

db a

((Ain

itial- A

)/Ain

itial)x

100

Dózis, kGy

a, N2O pH=5.4b, N2O + t-BuOH, pH=5.0c, N2 + t-BuOH, pH=8.5d, N2 + t-BuOH, pH=1.1

OH

eaq-

AR IAR II

AR IAR IIP IP II

•OH

0.6 kGy, 0.1 mmol dm-3

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,20,0

2,0x104

4,0x104

6,0x104

8,0x104

1,0x105

µAbs

.

Dose, kGy

AR II. AR I. P II. P I.

Az AR degradációja •OH gyökkel, a köztitermékek keletkezése és eltűnése az elnyelt dózis függvényében

•OH, 530 nm

•OH

•OH

•OH•OH

•OHA •OH gyök támadási helyei az AR molekulán

H2O + CO2H2O + CO2

•OH, O2 or O3•OH, O2 or O3

R

OH

R

OH H

H+

CH2

R

OH H

R

OH

+

R

OH H

H

CH

R

OH H

CH

R

OH H

R

OH H

H

OHOH

OH

OHO

O

O

0,0 5,0x10-6 1,0x10-5 1,5x10-5 2,0x10-50,00

0,03

0,06

0,09

0,120,0 2,0x10-3 4,0x10-3 6,0x10-3 8,0x10-3 1,0x10-2

∆Abs

.

Time, sec

OH, 20 kGy, 355 nm, natural pH

Impulzusradiolízis

kOH = 1.2 × 1010 dm3 mol-1 s-1

0,0 5,0x10-6 1,0x10-5 1,5x10-5 2,0x10-50,00

0,03

0,06

0,09

0,120,0 2,0x10-3 4,0x10-3 6,0x10-3 8,0x10-3 1,0x10-2

∆Abs

.

Time, sec

OH, 20 kGy, 355 nm, natural pH

Impulzusradiolízis

kOH = 1.2 × 1010 dm3 mol-1 s-1

eaq- + N2O + H2O → N2 + OH- + •OH

k = 7*109 mol−1 dm3 s−1300 400 500 600

-0,2

0,0

0,2

∆A

Wavelength, nm

0,2 ms 2,0 ms 4,0 ms 6,0 ms 8,9 ms

•OH, 20 kGypH 3.85

200 300 400 500 6000

1x104

2x104

3x104

4x104 292 nm

532 nm513 nm

ε, m

ol-1dm

3 cm

-1

Wavelength, nm

R

OH*

R

OH H

H

2

+

CH2

R

OH H

R

OH

+R

OH H

H

CH

R

OH H

CH

R

OH H

200 300 400 500 600 7000

1

2

3 0 kGy 0,1 kGy 0,2 kGy 0,3 kGy 0,5 kGy 0,8 kGy 1,2 kGy 1,6 kGy 2,0 kGy 2,5 kGy 3,0 kGy

Wavelength, nm

Abso

rban

cePII

A •OH reakciója AR molekulával

0 1 2 30

25

50

75

100 c

db a

((Ain

itial- A

)/Ain

itial)x

100

Dose, kGy

a, N2O pH=5.4b, N2O + t-BuOH, pH=5.0c, N2 + t-BuOH, pH=8.5d, N2 + t-BuOH, pH=1.1