всероссийский научно-практический журнал
  • ISSN 2072-8158
  • -
  • Роспечать: 48626
  • Пресса России: 44722

Перспективы использования микродисперсных газожидкостных сред в процессах озонирования токсичных органических примесей

Опубликовано в журнале «Вода: химия и экология» № 7 за 2015 год, стр. 25-31.
Рубрика: Технологии промышленной и бытовой очистки вод

 

Батоева А.А. кандидат технических наук, доцент, заведующая лабораторией инженерной экологии, Учреждение Российской академии наук Байкальский институт природопользования СО РАН (БИП СО РАН)
Хандархаева М.С. кандидат химических наук, научный сотрудник лаборатории инженерной экологии, Учреждение Российской академии наук Байкальский институт природопользования СО РАН, (БИП СО РАН)
Масаёши Такахаши доктор наук, научный сотрудник, Национальный институт передовой промышленной науки и технологий (Япония)

Аннотация:
Выполнены исследования по применению микродисперсных газо-жидкостных сред с характерным диаметром газовых пузырьков от 10 до 50 мкм в процессах озонирования токсичных органических загрязнителей вод на примере фенола. Степень конверсии исходного субстрата контролировали методом ВЭЖХ; глубину протекания окислительных процессов (минерализацию) оценивали по изменению растворенного органического углерода. Показано, что интенсификация массообменных процессов за счет резкого увеличения поверхности контакта фаз газ – жидкость приводит к повышению степени конверсии фенола в исследуемом диапазоне реакции среды (рНисх. 2÷9). Существенное увеличение эффективности озонирования наблюдалось в кислой среде, что, предположительно, связано с вовлечением пероксида водорода, единственного стабильного интермедиата разложения растворенного озона, в процесс окислительной деструкции и образованием дополнительных окисляющих радикальных частиц. Также экспериментально доказана перспективность использования микропузырьковых сред для процессов каталитического озонирования кислых растворов в присутствии ионов меди. При этом конверсия фенола и снижение общего органического углерода составили 81 и 15 % соответственно, что в 3 раза превышает результаты при барботировании раствора пузырьками макроразмера. Полученные результаты свидетельствуют о том, что при озонировании в микропузырьковой среде в присутствии меди реализуется сопряженный механизм окисления и создаются условия существования Фентон-подобной системы.

Ключевые слова: микропузырьки, озонирование, окислительная деструкция, очистка вод, фенол

Ссылка для цитирования:
Батоева А.А., Хандархаева М.С., Масаёши Такахаши Перспективы использования микродисперсных газожидкостных сред в процессах озонирования токсичных органических примесей // Вода: химия и экология. — 2015. — № 7. — c. 25-31. — http://watchemec.ru/article/27435/

Литература:
1. Струминский В.В. Микропузырьковая газожидкостная среда // Доклады АН СССР. 1990. Т. 130. № 6. C. 1223-1326.
2. Zimmerman W.B. Towards energy efficient nanobubble generation with fluidic oscillation / W.B. Zimmerman, V. Tesař, H.C.H. Bandulasena // Current Opinion in Colloid and Interface Science. 2011. V. 16. No 4. С. 350-356.
3. Sumikura M. Ozone micro-bubble disinfection method for wastewater reuse system / M. Sumikura, M. Hidaka, H. Murakami, Y. Nobutomo, T. Murakami // Water Science and Technology. 2007. V.5 6. No 5. P. 53–61.
4. Petala M. Influence of ozonation on the in vitro mutagenic and toxic potential of secondary effluents / M. Petala, P. Samaras, A. Zouboulis, A. Kungolos, G.P. Sakellaropoulos // Water Research. 2008. V. 42. P. 4929-4940.
5. Данилов И.М. Гетерогенная реакция окисления в микропузырькой среде / И.М. Данилов, Э.Е. Сон // Химическая физика. 2011. Т. 30. № 4. С. 21-26.
6. Takahashi M. Free-radical formation of hydroxyl radicals by collapsing ozone microbubbles under strongly acidic conditions / M. Takahashi, K. Chiba, P. Li // Journal of Physical Chemistry B. 2007. V. 111. P. 11443-11446.
7. Кафров В.В. Основы массопередачи М.: Высшая школа, 1979. 439 с.
8. Дзюбо В.В. Особенности технологии озонирования Mn-содежащих подземных вод / В.В. Дзюбо, Л.И. Алферова // Водоочистка. 2013. № 12. С. 59-65.
9. Ершов Б.Г. Кинетика разложения озона в воде, влияние рН и температуры / Б.Г. Ершов, П.А. Морозов // Журнал физической химии. 2009. Т. 83. № 8. С. 1457-1462.
10. Sehested K. The primary reaction in the decomposition of ozone in acidic aqueous solutions / K. Sehested, H. Corfitzen, J. Holcman, C.H. Fischer, E.J. Hart // Environmental Science and Technology. 1991. V. 25 (9). P. 1589–1596.
11. Шабалина А.В. Синтез и исследование наноструктурных катализаторов для очистки воды методом озонирования / А.В. Шабалина, Е.В. Леонова, М.А. Абулхаирова // 15-я Международная выставка химической промышленности и науки «Химия-2009». М.: ЦВК «Экспоцентр», С. 44-45.
12. Bokare A.D. Review of iron-free Fenton-like systems for activating H2O2 in advanced oxidation processes / A.D. Bokare, W. Choi // Journal of Hazardous Materials. 2014. V. 275. P. 121–135.
13. Шабалина А.В. Изучение механизма разложения щавелевой кислоты озоном в воде в присутствии металлической меди / А.В. Шабалина, Г.М. Мокроусов, Т.И. Изаак, Е.Д. Фахрутдинова, Ю.В. Иванова // Бутлеровские сообщения. 2011. Т. 24. № 1. С. 110-121.