Исследование метода очистки сточных вод производства древесно-стружечных строительных материалов в присутствии наноструктурного гетерогенного катализатора
Автор: Мазитова Алия Карамовна, Сухарева Ирина Александровна, Сидоров Георгий Маркелович, Талипов Рустем Альфирович, Аминова Альфия Фатыховна
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Рубрика: Применение наноматериалов и нанотехнологий в строительстве
Статья в выпуске: 2 т.15, 2023 года.
Бесплатный доступ
Введение. Фенолы и нефтепродукты являются распространенными загрязняющими веществами сточных вод многих промышленных отраслей. Ввиду их стойкости и токсичности в природной среде необходима эффективная технология обезвреживания стоков. Для очистки сточных вод от этих токсикантов одним из передовых методов является озонирование в присутствии гетерогенных катализаторов. Так как большинство катализаторов являются дорогостоящими, ведется их поиск на базе переходных металлов и их оксидов, обладающих высокой активностью и сравнительно низкой стоимостью. В связи с этим в научно-образовательном центре инновационных технологий (НОЦИТ) УГНТУ выполнены работы, посвященные поиску эффективного и доступного катализатора для глубокого окисления фенола и нефтепродуктов в сточных водах под действием озона. Методы и материалы. Для исследования каталитического озонирования использовали модельную сточную воду, содержащую фенол и нефтепродукты в концентрациях 8 и 30 мг/дм3, соответственно. Озонирование проводили в присутствии свежего и отработанного катализатора №О-МоО3, нанесенного в виде нанопленки на цилиндрические гранулы Al2O3 массой 0,5-2 г. Результаты. Подобраны оптимальные условия озонирования с катализатором, так как уже после 10 минут процесса разложения в его присутствии ХПК снизилось на 25% по сравнению с процессом окисления с катализатором и на 40 % по сравнению с классическим озонолизом. Выявлено, что оптимальная загрузка катализатора - 1 г, продолжительность - 35 мин, рН = 8,5, температура - 22-30°С, доза озона - 5 г/дм3. Из полученных данных видно, что оптимальной дозой катализатора является 1 г/дм3. Обсуждения. При дозировках катализатора меньше 1 г/дм3 низкая эффективность удаления фенола и углеводородов, вероятно, связана с недостатком адсорбционной поверхности катализатора. Заключение. Исследованный способ очистки позволяет снизить содержание фенола и нефтепродуктов до нормативного показателя качества питьевой воды (0,001 и 0,05 мг/дм3, соответственно), ХПК на 96% и решить проблему губительного воздействия этих токсикантов на экосистемы.
Фенол, окислительный метод, каталитическое озонирование, наноструктурный гетерогенный катализатор, сточные воды, древесно-стружечные строительные материалы
Короткий адрес: https://sciup.org/142238050
IDR: 142238050 | DOI: 10.15828/2075-8545-2023-15-2-164-170
Список литературы Исследование метода очистки сточных вод производства древесно-стружечных строительных материалов в присутствии наноструктурного гетерогенного катализатора
- Акатьева Т.Г. Экологическая токсикология. Тюмень: ГАУ Северного Зауралья, 2021.
- Malvestiti A.J., Fagnani E., Simao D., Dantas R.F. Optimization of UV/H2O2 and ozone wastewater treatment by the experimental design methodology. Environmental Technology. 2019; 40(15): 1910–1922. https://doi.org/10.1080/09593330.2018.1432698
- Mohammad M., Siegfried M., Detlev M. A review on photocatalytic ozonation used for the treatment of water and wastewater. Chemical Engineering Journal. 2015; 263: 209–219.
- Ding P., Chu L., Wang J. Advanced treatment of petrochemical wastewater by combined ozonation and biological aerated filter. Environmental Science and Pollution Research. 2018; 25: 9673–9682.
- Ameta R. Advanced Oxidation Processes for Wastewater Treatment. Emerging Green Chemical Technology. Academic Press; 2018.
- Fang F., Han H. Effect of Catalytic Ozonation Coupling with Activated Carbon Adsorption on Organic Compounds Removal Treating RO Concentrate from Coal Gasification Wastewater. Science & Engineering. 2018; 40: 275–283.
- Katsoyiannis I.A., Canonisa S., Gunten U. Efficiency and energy requirements for the transformation of organic micropollutants by ozone, O3/H2O2 and UV/H2O2. Water Research. 2011; 45: 3811–3822.
- Buyukada M. Modeling of decolorization of synthetic reactive dyestuff solutions with response surface methodology by a rapid and efficient process of ultrasound – assisted ozone oxidation. Desalination and water treatment. 2016; 57: 14973–14985.
- Barry L.L. Forty Years of Advances in Ozone Technology. Science & Engineering. 2018; 40: 3–20.
- Sukmilin A., Boonchom B., Jarusutthirak C. Catalytic Ozonation using Iron-Doped Water Treatment Sludge as a Catalyst for Treatment of Phenol in Synthetic Wastewater. Environ. Nat. Resour. 2019; 17(2): 87–95.
- Mazitova A.K., Aminova A.F., Sukhareva I.A. Purification of wastewater of some construction materials production. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering: international Conference on Construction, Architecture and Technosphere Safety. 25–27nd of September 2019; 687: 066073.
- Мазитова А.К., Сухарева И.А., Сидоров Г.М., Абдрахманова Л.К., Кузнецова Е.В. Исследование флокулирующего действия озона на сточные воды деревообрабатывающих предприятий // Нанотехнологии в строительстве. 2020. Т. 12. № 4. С. 204–210. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2020-12-4-204-210
- Гриневич В.И., Гущин А.А., Пластинина Н.А. Деструкция фенола и синтетических поверхностно-активных веществ, растворенных в воде, при электрохимическом воздействии совместно с озонированием // Известия вузов. Серия Химия и химическая технология. 2009. Т. 52. № 2. С. 130–134.
- Wang W., Yue L. Supported-catalyst CuO/AC with reduced cost and enhanced activity for the degradation of heavy oil refinery wastewater by catalytic ozonation process. Environmental Science and Pollution. 2020; 27:7199–7210.
- Chang C.C., Chiu C.Y., Chang C.Y., Ji D.R. Pt-catalyzed Ozonation of Aqueous Phenol Solution Using Highgravity Rotating Packed Bed. Hazardous Materials. 2009; 26 (3): 247–255.
- Мазитова А.К., Сухарева И.А., Аминова А.Ф., Ягафарова Г.Г., Савичева Ю.Н. Озонирование сточных вод предприятий деревообрабатывающей промышленности с применением гетерогенного катализатора с наносвойствами // Нанотехнологии в строительстве. 2019. Т. 11, № 4. С. 394–404.
- Мазитова А.К., Сухарева И.А., Аминова А.Ф., Ягафарова Г.Г., Хангильдин Р.И., Мухаметзянова Э.Г. Окислительный метод очистки сточных вод предприятий деревообрабатывающей промышленности // Теорeтическая и прикладная экология. 2020. № 4. С. 75–80.
- Dang T.T., Do V.M., Trinh V.T. Nano-Catalysts in Ozone-Based Advanced Oxidation Processes for Wastewater Treatment. Current Pollution Reports. 2020; 6: 217–229.
- Применение озона для регенерации щелочи и очистки промывных вод в производстве печатных плат / С.И. Егоренкова, Т.С. Житкова, А.М. Степанов и др. // Применение озона для интенсификации технологических процессов и охраны окружающей среды в химической и смежных отраслях промышлености. Дзержинск. 1982. С. 33–34.
- Фазуллина Э.П. О повышении использования озона при обесцвечивании сточных вод / Э.П. Фазуллина, Б.Г. Назаров, А.Ю. Гриценко и др. // Труды МХТИ им. Д.И. Менделеева. М. 1979. Вып.109. С. 82–87.
- Левченко Т.М. Каталитическая очистка сточных вод от фенола и формальдегида / Т.М. Левченко, Л.Н. Гора // Химическая технология: науч.-произв. сб. 1971. № 256. С. 42–44.
- Патент США № 4040982, 1976.
- Chen J.W. et al. Catalytic ozonation in aqueous system. AIChE Symposium series. 1977; 73 (166): 205–212.
- Кочетков А.Ю. Новые гетерогенные катализаторы на полимерных носителях. НПО «Катализ» / А.Ю. Кочетков, И.В. Панфилова, Н.А. Коваленко, Р.П. Кочеткова // Экология и промышленность России. 2002. № 5. С. 34–36.
- Centuriao A.P.S.L., Baldissarelli V.Z., Scaratti G., Amorim S.M. Enhanced ozonation degradation of petroleum refinery wastewater in the presence of oxide nanocatalysts. Environmental Technology. 2019; 40: 1239–1249.
