Известия Саратовского университета. Новая серия.

Серия Химия. Биология. Экология

ISSN 1816-9775 (Print)
ISSN 2541-8971 (Online)

Для цитирования:

Иванцова Н. А., Кузин Е. Н., Чурина А. А. Фотокаталитическая очистка воды от фенола и формальдегида // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2022. Т. 22, вып. 3. С. 275-281. DOI: 10.18500/1816-9775-2022-22-3-275-281

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 694)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Химия
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
544.433:542.943-92:628.316.12
DOI: 
10.18500/1816-9775-2022-22-3-275-281

Фотокаталитическая очистка воды от фенола и формальдегида

Авторы: 
Иванцова Наталья Андреевна, Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева
Кузин Евгений Николаевич, Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева
Чурина Алина Антоновна, Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева
Аннотация: 

Промышленное развитие приводит к росту количества стойких и высокотоксичных органических соединений, таких как фенол и формальдегид. Химические процессы окисления (в частности фотоокисление) широко используются для водоподготовки и водоочистки сточных и подземных вод. В рамках проделанной работы проведена оценка возможности применения фотокатализа для доочистки сточных вод от фенола, формальдегида и ихсмеси. Исследованы процессы фотоокисления формальдегида, фенола и их смеси в водной среде при индивидуальном и совместном воздействии ультрафиолетового излучения и титанилсульфата. Определена высокая эффективность (до 90%) фотокаталитической доочистки сточных вод, содержащих фенол и формальдегид. Установлено, что ультрафиолетовая обработка воды в статических условиях позволяет существенно снизить концентрации фенола и формальдегида до значений норматива сброса в городской водоканал. Доказано, что введение микродобавок титанилсульфата (гомогенный фотокаталитический процесс) позволяет интенсифицировать процесс окисления, при этом добавка соединений титана(IV) ввиду своей химической инертности не будет оказывать токсического действия на биоценоз активного ила. Качественно определены возможные промежуточные продукты фотоокислительной деструкции фенола и формальдегида. Получены кинетические зависимости окисления фенола, формальдегида и их смеси, которые позволяют в дальнейшем масштабировать процесс фотодеструкции с введением в систему гомогенных катализаторов для промышленных объектов. Предлагаемый метод доочистки включен в справочник наилучших доступных технологий и будет способствовать повышению экологической и производственной безопасности. 

Ключевые слова: 
фотокаталитическая деструкция
окисление
соединения титана(IV)
фенол
формальдегид
Список источников: 
  1. Герасимов С. П., Титов А. Ю., Палачев В. А., Коновалов А. Н. Технология получения художественных отливок в формы из холоднотвердеющих смесей с облицовочным керамическим слоем // Цветные металлы. 2015. № 10. С. 8–12. https://doi.org/10.17580/ tsm.2015.10.01
  2. Илларионов И. Е. Научные основы разработки стержневых и формовочных смесей на основе неорганических фосфатных связующих и порошкообразных отвердителей // Литейщик России. 2016. № 1. С. 16–27.
  3. Евлампиев А. А., Чернышев Е. А., Григорьев Л. П. Опыт освоения Alfa-set-процесса // Литейное производство. 2011. № 5. С. 17–18.
  4. Багазеев В. К., Валиев Н. Г., Симисинов Д. И. Физикомеханическое обоснование гидравлического разрушения пород при скважинно-гидравлической разработке россыпных месторождений // Горный журнал. 2015. № 12. С. 25–27. https://doi.org/10.17580/ gzh.2015.12.05
  5. Дряхлов В. А., Алмазова Г. А., Шайхиев И. Г. Очистка ливневых сточных вод от фенола и формальдегида // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17, № 6. С. 186–188.
  6. Венцкель А. В., Кибирев В. И., Кузнецов А. Ю., Турьянский Б. В. Повышение производительности системы оборотного водоснабжения ОАО «Карельский окатыш» // Обогащение руд. 2008. № 2. С. 35–37.
  7. Kuzin E. N., Kruchinina N. E. Titanium-containing coagulants for foundry wastewater treatment // CIS Iron and Steel Review. 2020. Vol. 20, № 2. P. 66–69. https:// doi.org/10.17580/cisisr.2020.02.14
  8. Prieto-Rodriguez L., Oller I., Klamerth N., Aguera A., Rodriguez E. M., Malato S. Application of solar AOPs and ozonation for elimination of micropollutants in municipal wastewater treatment plant effl uents // Water Research. 2013. Vol. 47, № 4. P. 1521–1528. https://doi. org/10.1016/j.watres.2012/11.002 
  9. Oller S. Malato, Sanchez-Perez J. A., Combination of Advanced Oxidation Processes and biological treatments for wastewater decontamination. A review // Science of the Total Environment. 2011. Vol. 409, № 20. P. 4141–4166. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2010.08.061
  10. Schilter D. Phenol oxidation causes complications // Nature Reviews Chemistry. 2018. Vol. 2. P. 1–2. https:// doi.org/10.1038/s41570-018-0129
  11. Villegas L. G. C., Mashhadi N., Chen M. A Short Review of Techniques for Phenol Removal from Wastewater // Current Pollution Reports. 2016. Vol. 2. P. 157–167. https://doi.org/10.1007/s40726-016-0035-3
  12. Vipin S., Varun G., Paramvir S., Alok G. Abatement of formaldehyde with photocatalytic and catalytic oxidation: a review // International Journal of Chemical Reactor Engineering. 2021. Vol. 19, № 1. P. 1–29. https://doi. org/10.1515/ijcre-2020-0003
  13. Jingjing Pei, Jianshun S. Zhang. Critical review of catalytic oxidization and chemisorption methods for indoor formaldehyde removal // HVAC and R Research. 2011. Vol. 17, № 4. P. 476–503. https://doi.org/10.1080/1078 9669.2011.587587
  14. Thiruvenkatachari R., Vigneswaran S., Moon I. S. A review on UV/TiO2 photocatalytic oxidation process (Journal Review) // Korean Journal of Chemical Engineering. 2008. Vol. 25. P. 64–72. https://doi.org/10.1007/ s11814-008-0011-8
  15. Fujishima A., Rao T. N., Tryk D. A. Titanium dioxide photocatalysis // Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews. 2000. Vol. 1, № 1. P. 1–21. https://doi.org/10.1016/S1389-5567(00)00002-2
  16. Устинова М. Н., Жунусов Н. С. Деструкция действующего вещества тетрациклина под действием УФ-облучения // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2021. Т. 21, вып. 3. С. 246–253. https://doi. org/10.18500/1816-9775-2021-21-3-246-253
  17. Лурье Ю. Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. М. : Химия, 1984. 448 с.
  18. ПНД Ф 14.1;2.97-97. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации формальдегида в пробах природных и очищенных сточных вод. М. : Изд-во стандартов, 1997. 11 с.
  19. Alnaizy R., Akgerman A. Advanced oxidation of phenolic compounds // Advances in Environmental Research. 2000. Vol. 4. P. 233–244. https://doi.org/10.1016/S1093- 0191(00)00024-1
  20. Иванцова Н. А., Паничева Д. А., Кузнецов О. Ю. Окислительная деструкция фенола в водной среде при совместном воздействии ультрафиолетового излучения и пероксида водорода // Химия высоких энергий. 2020. Т. 54, № 1. С. 13–18. https://doi.org/10.31857/ S0023119320010076
  21. Иванцова Н. А. Фотоокислительная деструкция формальдегида в водной среде // Химия высоких энергий. 2021. Т. 55, № 3. С. 215–218. https://doi.org/10.31857/ S0023119321030050
Поступила в редакцию: 
25.02.2022
Принята к публикации: 
14.04.2022
Опубликована: 
30.09.2022