Окислительная деструкция водных растворов фенола под действием ультрафиолетового излучения

определяется среднее значение или невозможно выполнить измерения вследствие высоких уровней остаточного шума. Поэтому представленная модель может существенно сократить трудозатраты на принятие проектных решений и повысить их качество, в частности, для предприятий химической промышленности, металлургии, топливно-энергетического комплекса.

Библиографические ссылки

1. ГОСТ 12.1.029-80. ССБТ. Средства и методы защиты от шума. Классификация. - Введ. 01.07.1981. - М.: Изд. стандартов, 2001. - Зс.

2. Ковригин С. Д. Архитектурно-строительная акустика/уч. пособие: Ковригин С. Д., Крышов С. И. - М.: Высш. шк., 1986. - 255 с.: 20 ил.

3. Руководство по расчёту и проектированию шумоглушения вентиляционных установок/НИИ строительной физики Госстроя СССР, ГПИ Сантех-проект Госстроя СССР, НИИСК: в развитие СНиП II—12—77 (раздел 8). - М.: Стройиздат, 1982. - 87 с.: 53 табл., 26 ил.

4. СНиП 23-03-2003. Защита от шума/НИИ строительной физики РААСН. - Введ. 30.06.2003. - М.: ЦПП, 2004. - 39 с.: табл.

УДК 628.316.12: 542.943: 628.349.094.3 Н.А. Иванцова

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ ДЕСТРУКЦИЯ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ФЕНОЛА ПОД ДЕЙСТВИЕМ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Получены некоторые экспериментальные результаты по окислению фенола с использованием ультрафиолетового излучения. Установлено, что степень деструкции достигает 99 %. Определено, что степень окислительной деструкции зависит от исходной концентрации фенола в системе и от времени обработки.

Experimental results on the oxidation of phenol using UV light are received. The degree of degradation reaches 99 %. It was determined that the degree of oxidative degradation depends on the initial concentration of phenol in the system and the processing time.

Высокие темпы загрязнения окружающей среды привели к тому, что во многих развивающихся странах мира остро встала проблема качества природных вод, связанная с загрязнением последних разнообразными органическими веществами искусственного происхождения.

Крупными источниками загрязнения природных вод органическими веществами, являются предприятия органического синтеза, нефтедобычи и нефтепереработки, городские системы и т.д. Перечень попадающих в окружающую среду загрязнителей так многообразен, что не представляется возможным осуществлять мониторинг состояния гидросферы по каждому из них в отдельности.

Весьма перспективными способами решения проблем очистки сточных вод от фенолов являются передовые окислительные технологии, в частности, фотохимические методы. К достоинствам фотохимических реакций относится лёгкость регулирования их скорости в широких пределах с изменением интенсивности светового потока, а также данные процессы безреагентны. Однако широкое применение подобных процессов с целью очистки сточных вод

всё ещё ограничено из-за нехватки теоретических и экспериментальных данных для дальнейшего моделирования и масштабирования фотореакторов.

Таким образом, цель работы - исследование окислительной деструкции фенола под действием УФ излучения в реакторе змеевикового типа.

В качестве объекта исследования был выбран модельный раствор фенола (С6Н5ОН) с исходной концентрацией от 0,5 до 50 мг/л, что соответствует от 500 ПДК до 50000 ПДК. Для определения степени окислительной деструкции фенола использовали фотометрический метод с 4-аминоантипирином.

Очистку модельных растворов фенола проводили в УФ-излучателе (рис. 1). Воду с фенолом посредством перистальтического насоса (расход жидкости варьировали от 0,2 до 4 мл/с, что соответствовало времени контакта жидкости с зоной облучения (тк) от 86 до 5 с) пропускали внутри кварцевой трубки диаметром 5 мм, выполненной в виде змеевика с диаметром витка 45 мм. При этом её облучали коротковолновым ультрафиолетовым излучением, исходящим из ртутно-кварцевой лампы низкого давления ДРБ-8, которая располагается внутри этого змеевика по всей его длине на одной оси с ним.

Рис. 1. Схема установки со змеевиковым реактором. 1-насос; 2-лампа; 3-кварцевый

змеевик; 4-приёмник

Экспериментально обнаружено, что степень окислительной деструкции фенола (а, %) экспоненциально снижается с увеличением исходной концентрации его в растворе (рис. 2). Так, при концентрации фенола 0,5 мг/л степень окисления составила - 99,9 %, а при концентрации - 23 мг/л она уменьшалась в 20 раз. В нашем случае в направлении оси реактор (рис. 1) является реактором идеального вытеснения по жидкой фазе. Факт уменьшения степени разложения фенола при увеличении его концентрации связан с недостатком активных частиц, участвующих в процессе окисления. Предположительно, если бы реакция разложения протекала по первому порядку, то при фиксированном времени контакта раствора с зоной облучения степень деструкции не должна зависеть от начальной концентрации, чего и не наблюдается (рис. 2). В случае реализации реакции второго порядка степень превращения должна увеличиваться с ростом начальной концентрации реагирующего соединения, чего также не наблюдается в экспериментах. Следовательно, полученные результаты можно объяснить только в том случае, если в рассматриваемой системе одновременно наряду с прямыми реакциями первого и второго порядков протекают и обратные процессы.

На рис. 3 представлены результаты по окислительной деструкции фенола в УФ-излучателе змеевикового типа в зависимости от времени контакта раствора с зоной облучения. Как видно, уменьшение объёмного расхода модельного раствора, а, следовательно, увеличение времени контакта обрабатываемой жидкости оказывает существенное влияние на степень деструкции. Установлено, что при увеличении времени контакта раствора фенола с зоной облучения, например с 10 с до 70 с, степень окислительной деструкции возрастает с 67 до 98 %. Данный факт возрастания степени деструкции связан не только с увеличением физического времени, но и увеличением количества образующихся в растворе кислородсодержащих окислительных агентов, способствующих разрушению молекулы фенола.

100 80 60 40 20-1 0

о, %

10

20 30 40 50

С , мг/л

100 80-1 60 40 20 0

о, %

20

40т „ 60

80

Рис. 2. Зависимость степени окисления фенола от его начальной концентрации в растворе

Рис. 3. Степень окислительной деструкции водного раствора фенола (Сисх.=2 мг/л) от времени контакта с зоной облучения

Окислительная деструкция растворов фенола с использованием коротковолнового УФ излучения приводит к эффективному процессу образования гид-роксидных радикалов при фотодиссоциации молекул воды [1]:

Н2О + hv^H' + но'

В дальнейшем гидроксидный радикал способен окислять молекулу фенола по принципу:

НО' + RH ^R' +H2O Такая реакция приводит к образованию органического радикала, который при взаимодействии с молекулярным кислородом образует пероксид-ный радикал, инициирующий цепные реакции:

R' + O2 ^ RO2' ^ цепные окислительные реакции ^ продукты Таким образом, гидроксидные радикалы, образующиеся в объёме раствора в результате последующих превращений способны разложить молекулу фенола вплоть до полной минерализации или, по крайней мере, до форм, легко подверженных биодеградации. Высокая эффективность данной технологии по УФ очистке воды от фенола обусловлена синергетическим эффектом, заключающемся в многократном взаимном усилении отдельных воздействий.

Библиографические ссылки 1. Вода: эффекты и технологии / В.В. Багров, А.В. Десятов, H.H. Казанцева и др. / Под ред. А.В. Десятова. - М. : ООО НИЦ «Инженер», ООО «Они-ко-М», 2010- 488 с.