Исследование процесса очистки водных систем от фенольных соединений под действием физико-химических факторов

• Автор: Чернова, Марина Васильевна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Калуга-Тула
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Введение.
Глава I. Современное состояние исследований по природным процессам реабилитации объектов окружающей среды.

1.1. Окружающая среда как саморегулирующаяся система.

1.1.1. Природная вода как многокомпонентная каталитическая окислительновосстановительная система.

1.1.2. Процессы, протекающие в водных объектах, и их воздействие на качество воды

1.1.2.1. Процессы, способствующие увеличению содержания вредных компонентов в водных объектах.

1.1.2.2. Процессы, способствующие самоочищению водных объектов.

1.1.2.3. Механизмы самоочищения воды

1.1.3. Активация процессов самоочистки в водных объектах

1.1.3.1. Снижение поступления загрязнении со сбрасываемыми

водами в водные объекты

1.1.3.2. Инженерные методы активизации процессов самоочистки
1.2. Фотохимические процессы, протекающие в природных водах
1.2.1. Солнечное излучение
1.2.2. Механизмы фотохимических прогссов.
1.2.3. Энергетическая характеристика излучения
1.2.4. Ультрафиолетовое излучение.
1.2.4.1. Действие ультрафиолетового излучения на клетку.
1.3. Естественные и антропогенные загрязнители и роль природы
1.3.1. Механизмы биологической очистки природных вод от рганических загрязнений.
1.3.1.1. Вещества, разрушаемые микроорганизмами, и изменение состояния воды
1.3.1.2. Устойчивые или трудноразрушаемые вещества
1.3.2. Фенольные соединения
1.3.2.1. Фенолы и фенолкислоты
1.3.3. Окисление природных полифенолов
1.3.4. Окисление фенолов в осидкой фазе
1.3.5. Очистка фенолсодержащих сточных вод
1.3.5.1. Биохимическое окисление
1.3.5.2. Окислен не актив ныл хлором
1.3.5.3. Электрохимическое окисление
1.3.5.4. Озонирование сточных вод.
1.3.5.5. Термические способы обесфеиоливиния
1.3.6. Постановка задачи
Экспериментальная часть
Глава II. Исследование снижения концентрации фенольных соединений в присутствии высших водных растений при естественных условиях, а также эффективность применения компонентов грунта.
2.1. Задача исследования.
2.2. Проведение эксперимента.
2.3. Обсуждение результатов
2.3.1.Изучение роли водного биоценоза
2.3.2. Обоснование применения ряски малой
2.3.3. Вклад каждого составляющего компонента, влияющего на эффективность снижения концентрации фенольных соединений
2.3.4. Эффективность процессов деструкции фенольных соединений с участием естественного биоценоза и сорбенто
2.3.5. Механизм биологической очистки водных сред от органических загрязнений.
Глава III. Исследование разложения фенольных соединений при фотохимических процессах в водной среде.
3.1. Реактивы и материалы
3.2. Стандартное оборудование и методы измерения.
3.2.1. Основное оборудован ие
3.2.2. Методы измерения
3.2.3. Обработка результатов измерений. Оценка повторяемости результата.
3.3. Экспериментальная установка.
3.4. Проведение эксперимента.
3.5. Обоснование механизмов происходящих процессов.
Техникоэкономическое обоснование и выбор оптимальных
значений реагентов биоинженерного сооружения
Заключение.
Список литературы


Во взвешенном состоянии в природных водах содержатся глинистые, песчаные, гипсовые и известковые частицы, в коллоидном состоянии различные вещества органического происхождения, кремнекислота, гидроксид железа 1, фульвокислоты, гуматы, в истинно растворенном состоянии в основном минеральные соли, обогащающие воду ионами 1. Состав природных вод зависит от множества факторов растительных и почвенноклиматических условий, сельскохозяйственных водосборов, водостоков промышленных, сельскохозяйственных и коммунальнобытовых предприятий, времени года, видового состава и количества микрофлоры, интенсивности и продолжительности солнечного излучения и пр. В воде непрерывно происходят множество химических процессов, связанных с процессами жизнедеятельности микроорганизмов и растений, с воздействием солнечной радиации, окислением органических веществ, растворенным кислородом, растворением в воде реакционноспособных газов, присутствующих в атмосфере и т. Следовательно, в естественных условиях природная вода обладает окислительной способностью 2. В зависимости от концентрации и реакционной способности химиката, попадающего в природную воду, квазистационарная концентрация активных промежуточных частиц либо практически не изменяется, либо уменьшается. В первом случае окислительная способность воды сохраняется постоянной, константа скорости окисления химиката определяется стационарной концентрацией активных промежуточных частиц и их реакционной способностью по отношению к данному химикату. Во втором случае окислительная способность воды уменьшается, скорость окисления химиката определяется скоростью генерации в воде активных промежуточных частиц. В силу малых концентраций загрязняющих веществ в природных водах, допущение о сохранении квазистационарного состояния среды вполне правдоподобно. Соответственно, вопросы прогнозирования скоростей окислительной деструкции химиката в природных водах сводятся попросту к измерению стационарных концентраций активных промежуточных частиц в воде в естественных условиях и измерению их реакционной способности по отношению к данному химикату в лабораторных опытах. Поскольку же значения констант скорости различных радикалов и активных промежуточных частиц по отношению к различным субстратам могут быть оценены с большой точностью на основе сопоставительного анализа, задача сводится, главным образом, к определению стационарных концентраций активных промежуточных частиц как независимых параметров окружающей среды, либо нахождению функциональной зависимости между этими концентрациями и другими параметрами. В.Е. Синелыциков 3 приводит данные по измерению в натурных условиях в природных водах концентрации перекиси водорода. Оказалось, что в стационарных условиях ее содержание колеблется в пределах 3 6 мольл. Согласно данным Д. Перекись водорода выделяется в воду также зелеными и диатомовыми водорослями при фотосинтезе 3. По данным Р. Зеппа 5 в природных водах под действием солнечного света происходит эффективная генерация синглетного кислорода, квазистационарная концентрация которого составляет 2 2 мольл. Она тем выше, чем больше содержание в природной воде растворенных гумусовых веществ. Зная известные величины констант скорости взаимодействия Де с различными органическими веществами 6, 7, можно оценить время жизни химикатов при оксигенации их синглетньтм кислородом. Под действием УФ света в природных водах образуются также наиболее реакционноспособные радикалы ОН, однако концентрация их ничтожно мала порядка мольл 8. Несмотря на то, что константы скорости окисления большинства органических соединений ОНрадикалами лежат в пределах 9 I V 9, окисление химикатов при столь низкой стационарной конценграции радикалов в природных водах вряд ли возможно. Время жизни даже наиболее легко окисляемых соединений составило бы несколько десятков дней. Цепные же процессы окисления за счет инициирования субстратных радикалов в реакции химиката с ОН в условиях квазисгационарного состояния системы невозможны. Не исключено, что в опытах 8 получена заниженная оценка концентрации ОН, и в других случаях она может быть гораздо выше. Образование радикалов ОН неизбежно приводит к появлению в системе вторичных свободных радикалов. Т. Милл и др.