Озонирование сточных вод предприятий деревообрабатывающей промышленности с применением гетерогенного катализатора с наносвойствами

Автор: Мазитова А.К., Сухарева И.А., Аминова А.Ф., Ягафарова Г.Г., Савичева Ю.Н.

Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild

Статья в выпуске: 4 т. 11, 2019 года.

Бесплатный доступ

Несмотря на многообразие существующих способов очистки сточных вод эту проблему нельзя считать решенной для предприятий деревообрабатывающей промышленности. Учитывая, что в состав сточных вод фанерно-плитных комбинатов входят фенолы, формальдегид и многие другие токсичные вещества, разработка способа их очистки является крайне важной и актуальной задачей. В связи с этим нами проведено исследование эффективности очистки сточных вод уфимского фанерно-плитного комбината (УФПК) озонированием в присутствии доступных и наиболее изученных гетерогенных катализаторов: Fe2O3, нанесенного в виде наноплёнки на 0,5–1,0 мм частицы γ-Al2O3; Al2O3, нанесенного в виде наноплёнки на 2,5–3,0 мм частицы TiO2, MnO2, нанесенного в виде наноплёнки на 2,5–3,0 мм частицы TiO2. Оптимальные условия очистки определяли по кинетическим кривым разложения фенола. Результаты проведённых экспериментов по каталитическому озонированию сточных вод показали высокий эффект очистки. ХПК снизилось в 1,7 (Al2O3, MnO2) и в 3 раза (Fe2O3) по сравнению с озонированием без катализатора. Полученные результаты позволяют уверенно утверждать, что для повышения эффективности очистки сточных вод УФПК необходимо озонирование проводить в присутствии гетерогенного нанокатализатора Fe2O3, который используется в небольшом количестве, поэтому отсутствует необходимость очищения воды от ионов железа (III) в гомогенном катализе. Концентрация иона железа (III) не превышала предельно-допустимую концентрацию в питьевой воде (0,3 мг/дм3). Эффект очистки по ХПК достигает 96%. В работе приведены физико-химические показатели качества исходной сточной воды и после озонирования в присутствии катализатора Fe2O3. Исследованный способ очистки позволяет снизить содержание фенола до нормативного показателя качества (0,01 мг/дм3). Предварительное озонирование сточных вод повышает эффективность дальнейшей биологической очистки.

Еще

Окислительный метод, каталитическое озонирование, гетерогенный нанокатализатор, сточные воды деревообрабатывающей промышленности

Короткий адрес: https://sciup.org/142221462

IDR: 142221462 | DOI: 10.15828/2075-8545-2019-11-4-394-404

Список литературы Озонирование сточных вод предприятий деревообрабатывающей промышленности с применением гетерогенного катализатора с наносвойствами

Pisarenko A.N., Stanford B.D., Yan D., Gerrity D., Snyder S.A. Effects of ozone and ozone/peroxide on trace organic contaminants and NDMA in drinking water and water reuse applications // Water Research. − 2012. − V. 46. − P. 316–326.
Ущенко В.П., Попов Ю.В., Воронович Н.В., Узаков Э.Ю., Павлова С.В. Озонирование как способ очистки сточных вод от ароматических соединений // Известия ВолгГТУ. − 2008. − Т. 5, № 1 (39). − С. 79–81.
Katsoyiannis I.A., Canonisa S., von Gunten U. Efficiency and energy requirements for the transformation of organic micropollutants by ozone, O3/H2O2 and UV/H2O2 // Water Research. − 2011. − V. 45. − P. 3811–3822.
Драгинский В.Л., Алексеева В.А., Усольцев В.А. Повышение эффективности очистки воды с использованием технологии озонирования и сорбции на активных углях // Водоснабжение и санитарная техника. − 1995. − Вып. 5. − C. 8–10.
Селюков А.В, Бурсова С.Н., Тринко А.И. Применение экологически чистых окислителей для очистки сточных вод: Обзор // Информ. М.: ВНИИНТПИ, 1990. − C. 37–41.
Gottschal Ch., Libra J. A., Saupe A. Application of Ozone in Combined Processes. Ozonation of Water and Waste Water: A Practical Guide to Understanding Ozone and its Applications // Second Edition. − 2010. − P. 267–343.
Rakovsky S., Anachkov M., Zaikov G. Fields of ozone applications // Chemistry & Chemical Technology. − 2009. − V. 3. − No. 2. − P. 139–160.
Sanchez-Polo M., von Gunten U., Rivera-Utrilla. Efficiency of activated carbon to transform Ozone OH radicals: Influence of operational parameters // Water Research. − 2005. − V. 39. − P. 3189–3198.
Кофман В.Я. Новые окислительные технологии очистки воды и сточных вод. Часть 1 // Водоснабжение и санитарная техника. − 2013. − № 10. − С. 68–78.
Бельков В.М., Чой Санг Уон. Методы глубокой очистки сточных вод от нефтепродуктов // Химическая промышленность. − 1998. − № 5. − С. 126–128.
Oppenlander T. Photochemical Purification of Water and Air. − Weincheim: WILEY VCH Verlag, 2003. − 368 p.
Yogeswary P., Yusof M., Rashid M., Amin S., Aishah N. J. Degradation of phenol by catalytic ozonation. // Chemical and Natural Resources Engineering. − 2007. − V. 2. − P. 31–46.
Chang C.C., Chiu C.Y., Chang C.Y., Ji D.R. et al. Pt-catalyzed Ozonation of Aqueous Phenol Solution Using Highgravity Rotating Packed Bed. // Hazardous Materials. − 2009. − V. 26. − № 3. − P. 247–255.
Liotta L.F., Gruttadauriab M., Carloc G.D., Perrini G., Librandod V. J. Heterogeneous catalytic degradation of phenolic substrates: Catalysts activity. // Hazardous Materials. − 2009. − V. 26. − № 162. − P. 588–606.
Liou R.M., Chen S.H., Hung M.Y., Hsu C.S., Lai J.Y. Fe (III) supported on resin as effective catalyst for the heterogeneous oxidation of phenol in aqueous solution // Chemosphere. − 2005. − № 59. − P. 117–125.
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. − V. 17. − № 2. − P. 87–95.
Farzadkia M., Shahamat Y.D, Nasseri S., Mahvi A.H, Gholami M., Shahryari A. Catalytic ozonation of phenolic wastewater: Identification and toxicity of intermediates. // Hindawi Publishing Corporation Journal of Engineering. − 2014. − P. 1–10. DOI: 10.1155/2014/520929.
Shahamat Y.D, Farzadkia M., Nasseri S, Mahvi A.H, Gholami M., Shahryari A. Magnetic heterogeneous catalytic ozonation: a new removal method for phenol in industrial wastewater. // Journal of Environmental Health Science and Engineering. − 2014. − V. 12(50). − P. 1–12.
Kasprzyk-Hordern B, Ziółek M, Nawrocki J. Environmental Catalytic ozonation and methods of enhancing molecular ozone reactions in water treatment. − Appl Catal Environ. − 2003. −V. 46. − P. 639–669. DOI: 10.1016/S0926-3373(03)00326-6.
Tizaoui Ch., Mohammad-Salim H., Suhartono J. Multiwalled Carbon Nanotubes for Heterogeneous Nanocatalytic Ozonation // Ozone: Science & Engineering. May–June – 2015. − № 37. –P. 269–278.
Centurião A. P. S. L., Baldissarelli V. Z., Scaratti G., de Amorim S. M. Enhanced ozonation degradation of petroleum refinery wastewater in the presence of oxide nanocatalysts // Environmental Technology. − 2019. − V. 40. − P. 1239–1249.
Khataee A.R., Kasiri M.B. Artificialneural networks modeling of contaminated water treatment processes by homogeneous and heterogeneous nanocatalysis // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical.− 2010. – V. 331. P. 86–100.

Еще

Статья научная