Фотокаталитическое обесцвечивание и снижение токсичности сточных вод, содержащих растворенные азокрасители

• Автор: Спицкий, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 05.19.02, 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 198 с. : ил

Содержание
Введение

1 Загрязнение сточных вод красителями и методы их обесцвечивания

1.1 Характеристика сточных вод красильно-отделочных производств

1.1.1 Классификация текстильных красителей

1.1.2 Поступление красителей в окружающую среду

1.1.3 Влияние красителей на жизнедеятельность организмов

1.1.4 Основы технологии колорирования текстильных материалов кислотными красителями

1.2 Классификация методов обесцвечивания сточных вод

1.2.1 Биологические методы обесцвечивания сточных

1.2.2 Физико-химические методы обесцвечивания сточных вод
1.3 Основы метода фотокаталитической деструкции красителей в сточных водах
1.3.1 Механизм гетерогенных фотокаталитических процессов
1.3.2 Сенсибилизированное фотокаталитическое обесцвечивание кислотных азокрасителей
1.3.3 Практическое применение фотокаталитических методов для обработки сточных вод

2 Объекты и методы исследования
2.1 Вещества - объекты исследования
2.1.1 Кислотные азокрасители
2.1.2 Оксид цинка
2.2 Методы исследования
2.2.1 Определение концентрации красителей
в растворах
2.2.2 Определение концентрации иона в растворе
2.2.3 Определение воздействия растворов на живые организмы
2.2.4 Определение кинетических параметров фотоката-литической реакции
2.3 Описание экспериментальной лабораторной установки
3 Исследование закономерностей обесцвечивания раствора красителя Кислотный оранжевый
3.1 Определение оптимального значения концентрации оксида цинка в суспензии
3.2 Определение оптимального значения расхода воздуха
3.3 Исследование влияния температуры на обесцвечивание раствора красителя
3.4 Исследование влияния освещенности реактора на обесцвечивание раствора красителя
3.5 Исследование влияния величины pH исходного раствора красителя на его обесцвечивание
3.6 Исследование зависимости обесцвечивания раствора красителя от присутствия сульфата натрия

3.7 Определение констант уравнения Ленгмюра-
Хиншельвуда для лабораторной экспериментальной
установки
Выводы по главе
4 Исследование обесцвечивания красителей различной
структуры
4.1 Сравнительное исследование процесса обесцвечивания растворов азокрасителей
4.2 Сравнительное исследование изменения токсичности растворов азокрасителей в ходе процесса
их обесцвечивания
4.3 Влияние присутствия растворимых соединений цинка в обесцвеченном растворе на величину его токсичности
4.4 Сравнение изменения токсичности растворов красителей при их обесцвечивании фотокаталитическим и фотохимическим методами
4.5 Сравнение затрат на обесцвечивание растворов красителей фотокаталитическим и фотохимическим методами
Выводы по главе
5 Основы технологии фотокаталитического обесцвечивания
сточных вод излучением видимого диапазона
5.1 Модельная установка для фотокаталитического обесцвечивания сточных вод
5.2 Определение оптимальных значений параметров процесса обесцвечивания в модельной установке
5.3 Определение констант уравнения Ленгмюра-Хиншельвуда для модельной установки

тельном обесцвечивании азокрасителей на первом этапе происходит гидрирование азосвязи и образование ароматических аминов, об опасности которых говорилось выше. Кроме того, восстановление молекул красителей в некоторых случаях является обратимой реакцией [21].
Прямое использование электролиза для разрушения красителей в сточных вод зачастую неэффективно из-за сложной органической природы данных веществ. Однако, при пропускании электрического тока через электроды, погруженные в сточную воду, содержащую электролиты, возможно выделение на поверхности электродов атомарных газов, обладающих высокой реакционной способностью, например, хлора или водорода [22]. При этом обесцвечивание будет проходить так же, как и при использовании соответствующих окислителей или восстановителей [16].
Использование гомогенного катализа для обесцвечивания сточных вод обычно связывают в первую очередь с реакцией Фентона. Соли железа, так же, как и некоторых других металлов, являются катализаторами разложения пероксида водорода на гидроксильные радикалы, обладающие высоким окислительным потенциалом - 2,8 В, уступающим только фтору [19]. Данный метод более экономичен, чем применение отдельно пероксида водорода. Однако при его использовании происходит дополнительное загрязнение сточной воды солями железа, для удаления которых требуется дополнительная очистка [14]. Решение проблемы может стать закрепление катализатора на носителе, то есть создание гетерогенного катализатора разложения перекиси.
Другим вариантом может стать использование биологических катализаторов - ферментов - для разложения пероксида водорода [23]. Для этой цели возможно использовать ферменты класса пероксидаз, по-