Сравнительное исследование процессов обесцвечивания и деструкции красителей

• Автор: Шалбак Аммар
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Теория цветности
1.2. Классификация красителей
1.3 Проблема охраны окружающей среды, вызванная текстильными сточными водами
1.4. Методы очистки сточных вод от красителей
1.4.1 Физико-химические методы
1.4.2 Химические методы
1.4.3 Электрохимические методы
1.4.4 Advanced Oxidation Processes (AOPs)
1.4.5 Биологическая очистка
1.4.6 Методы химии высоких энергий
1.5. Постановка задачи
Глава 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы анализа и проведения эксперимента
2.2.1. Определение концентрации красителей
2.2.2. Определение токсичности растворов методами биотестирования
2.2.3. Методика определения эффективности очистки воды от красителей с помощью коагулянтов
2.2.4. Окисление красителей раствором анолита
2.2.5. Методика обесцвечивания красителей с помощью пероксида водорода, реактива Фентона и на углеродных носителей
2.3. Статистическая обработка экспериментальных данных Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Очистка воды от красителей с помощью коагулянтов

56 58
3.2. Очистка воды от красителей с помощью окислителей
3.2.1. Окисление красителей с помощью раствора анолита, синтезируемого электрохимическим методом из водного раствора хлорида натрия
3.2.2. Окисление красителей пероксидом водорода
3.2.3. Окисление красителей с помощью реактива Фентона
3.3. Сорбция красителей на активных углях и каталитическое окисление красителей на углеродных носителях
3.4. Оценка токсичности растворов методом биотестирования
3.5. Качественная оценка превращений органических красителей в результате их деструкции
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ
Загрязнение окружающей среды, в том числе источников водоснабжения, представляет собой реальный фактор, оказывающий существенное негативное влияние на здоровье человека. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) от использования недоброкачественной питьевой воды ежегодно в мире страдает каждый десятый житель планеты. До 50% речного стока мира ежегодно подвергается антропогенному воздействию, в том числе и в результате сброса сточных вод. Высокая загрязнённость водоисточников, неэффективные технологии водоподготовки и водоочистки - основные причины неудовлетворительного качества питьевой воды.
Очистка сточных вод текстильной промышленности представляет серьезную проблему. Для очистки воды от органических соединений (в частности от красителей) существует множество методов, однако многие из них не являются достаточно эффективными. Поэтому разработка новых методов и технологий снижения токсичности подобных стоков чрезвычайно актуальна.
Красители, образуют сточные воды, характерной особенностью которых является их интенсивная окраска. Как известно, красители широко применяют в крашении изделий из целлюлозных, шерстяных и полиамидных волокон, а также из смеси этих волокон с другими химическими волокнами. Для получения красивых, ярких расцветок с хорошими показателями устойчивости окрасок используют более 10000 различных красителей, имеющих различное строение и различные физико-химические свойства, что обуславливает необходимость использования для их обесцвечивания (деструкции) различных методов очистки.
Таким образом, целью работы являлось установление физико-химических процессов обесцвечивания и деструкции красителей.

Ti02 +hv —> hvb+ + e cb"
H202 + hvb+ —» OH" + H1-OH'+ hvb+ —> OH’
O2 + e cb" —> 02"
202‘” + 2H+ <-*• 2H02'<-> H202 + О2 H202 + ecb" -+OH+OH*
Таким образом, в системе образуются крайне реакционно-способные радикалы Н02 О* и ОН'. Добавление пероксида водорода может с одной стороны способствовать деструкции органических поллютантов, с другой Н202 может вступить во взаимодействие с дырками, тем самым уменьшив эффективность процесса [69].
Фотокаталитическое окисление подходит для многих красителей, в том числе для прямых, активных, дисперсных и кубовых. Удаление цвета обычно происходит в кислых условиях. С увеличением pH эффективность очистки уменьшается.
Изучение кинетики обесцвечивания азокрасителей с использованием ТЮ2 в качестве катализатора показало, что протекание процесса зависит от pH, количества азо-групп в молекуле красителя и от структуры красителя в целом [70].
Например, наличие сопряженных нафталиновых групп ухудшает эффективность очистки. Причиной этого явления может стать стерический фактор. Оптимальное значение pH варьируется для разных молекул красителей. Так, при проведении опыта при рН=3, обесцвечивание красителя, содержащего одну азо-группу (C.I. Basic Yellow 15) проходило быстрее, чем, содержащего две азогруппы (C.I. Reactive Red 120) [71].
Отмечено, что при проведении фотокаталитической очистки снижаются значения ХПК, а значения ВПК увеличиваются.
Авторами статьи [72] систематически исследован процесс окисления красителя в водной среде на катализаторе ТЮ2 с добавками одновременно Fe3+ и