Плазменная деструкция фенола в растворах, моделирующих природные и сточные воды

• Автор: Кувыкин, Николай Александрович
• Шифр специальности: 11.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 172 с. : ил.

Содержание
Введение.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Методы очистки природных и сточных вод от органических

соединений

1.2. Основные физикохимические свойства системы плазмараствор.

1.3. Активные частицы и химизм процессов деструкции фенолов

1.4. Основные продукты, регистрируемые в растворе и в газовой

фазе при горении разряда над поверхностью жидкости

Глава 2. Методики экспериментальных исследований

2.1. Объекты исследования

2.2. Методика очистки воды от растворнных органических ве
ществ в низкотемпературной плазме.
2.3. Методика определения концентрации органических и неорганических соединений при обработке водного раствора в
2.4. Методика регистрации газообразных продуктов, образующихся при обработке водных растворов органических соединений в плазме ПБР.
Глава 3. Экспериментальные данные и их обсуждение.
3.1. Основные активные частицы плазмы барьерного разряда
3.2. Деструкция фенола, растворнного в воде, в плазме поверхностнобарьерного разряда планарная система
3.3. Очистка воды от фенола в плазме поверхностнобарьерного
разряда проточная коаксиальная система.
3.4. Деструкция фенола, растворнного в воде, методом озонирования
3.5. Сравнительная оценка экологического риска методов очистки фенолсодержащих сточных вод.
Выводы.
Приложения к 3.5
3.5.1. Очистка сточных вод в процессе озонирования.
3.5.2. Очистка сточных вод в процессе электрохимической деструкции.
3.5.3. Очистка сточных вод сорбцией
3.5.4. Очистка сточных вод с помощью ультрафиолетового излучения
3.5.5. Очистка сточных вод от фенола с помощью кислородной плазмы поверхностнобарьерного разряда
3.5.6. Деревья неполадок технологических процессов и определение вероятностей неблагоприятных событий для окружающей среды при очистке сточных вод.
3.5.7. Расчт вероятностей неблагоприятных событий для схемы очистки сточных вод
3.5.8. Расчт экологического ущерба от возможных аварий и от регламентной работы очистного оборудования.
3.5.9. Определение потенциальной опасности эксплуатации очистных сооружений и сравнение экологических рисков для разработанных и выбранных схем очистки сточных вод
Список использованной литературы


При более высоких концентрациях фенола изза ограниченной растворимости кислорода воздуха в воде и относительно низкого квантового выхода фотоокисления вклад прямого фотолиза будет незначительным. СбНзОН продукты реакции. Основными идентифицированными продуктами прямого фотолиза фенола являются различные бифенилы. В настоящее время УФизлучение широко используется лишь для обеззараживания воды от микроорганизмов , . Промышленные установки УФ обеззараживания большой производительности содержат много лампизлучателей для поддержания эффективности обеззараживания требуется частая очистка их поверхности от химических и биологических наслоений, что существенно осложняет их эксплуатацию. Современные исследования показывают, что наиболее эффективными процессами жидкофазного окисления органических соединений являются процессы с участием активированного кислорода и, прежде всего гидроксильных радикалов, которые образуются в результате взаимодействия таких реагентов, как озон, пероксид водорода, УФ излучение и гидроксильные анионы. При этом максимальный синергетический эффект был обнаружен при комбинированном воздействии УФ, ОН3, Н2О2О3, Н2 УФ, что в частности внедрено американской фирмой 1Лпох МетапопаГ на заводах, а фирма АйесЬ применяет комбинированные методы для обработки фунтовых вод . Специалисты этих фирм подсчитали, что очистка воды совместным действием озона и УФ облучения обходиться дороже, чем одновременным действием озона, пероксида водорода и УФ света примерно в 1. ОН уС гН2О минеральные кислоты, гдех,у, гстехиометрические коэффициенты. Оэ и Н2О2, которые изложены выше. Наиболее полные модели, объясняющие химизм процессов, имеются лишь для систем Нз и УФ, причм наибольший интерес представляет последняя. ОО Н Н2Ог, 4нм мольлсм1. Из этих реакций непосредственно следует, что в условиях комбинированного воздействия УФ фактически приходится иметь дело с тремя окислительными реагентами озоном, УФизлучением и пероксидом водорода, являющимся продуктом фотолиза озона в воде квантовый выход на длине волны 3,7 нм варьируется в пределах от 1 до 0,6. Н2О2 Ьу Н нм . Н2О2 Н НГ, крсг 1. Н О Н, к 2. ОО Н 2 ОН, к3. Осм7с. По данным этих работ эффективность окисления, например, галогенпроизводных метана в условиях комбинированного воздействия О3УФ и Н2 УФ оказалась примерно одинаковой. Близость эффективности разложения трудно окисляемых соединений в условиях комбинированного воздействия УФ и Н2О2О3 объясняется близостью механизмов процессов окислительной деструкции. Основными идентифицированными первичными продуктами взаимодействия фенола начальная концентрация 1,5 мгл с ОН радикалами являются гидрохинон и пирокатехин , которые подвергаются дальнейшему гидроксилированию с раскрытием бензольного кольца. В работе для деструкции различных фенолов ксиленолы, крезолы и резорцины, фенол использовались типичные гомогенные окислительные системы, такие как озон ультрафиолет ОзУФ, ультрафиолет перекись водорода УФН2О2, ультразвук Ш, ультразвук озон и8, реактив Фентона Н2Те2, а также фотоФентон Н2 Ре2иУ. Измерение концентрации фенолов, а также продуктов окисления фенолов определялись методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. В общем случае скорость разложения фенолов убывала в ряду Н2РеЦУ0зи8 УФ Н2Ре2 и8УФН2УФ. Проведнный анализ эффективности и экономичности этих методов показал, что наиболее целесообразно применение озона. В частности при общей концентрации фенолов в воде 4,2 мгл после мин. Для разрушения 1 моль фенола требовался всего 2 моль озона. Так как все представленные комбинированные методы способны снижать концентрацию загрязнителей до очень низких концентраций, оценим возможность их использования для очистки фенолсодержащих вод, с учтом стоимости обслуживания. Это важно, так как некоторые, очень эффективные процессы могут быть очень дороги и, следовательно, не конкурентоспособны для практического применения. Оценки проведм из условия разложения фенола в воде концентрация 0,4 ммольл на . Для оценок были приняты следующие затраты на реактивы Н2 0,6 СШАмоль РеН 0,8 СШАкг цена за 1 кВтч была принята 0. США кВтчкг, то есть 0. СШАмоль ультрафиолетовое излучение с интенсивностью излучения в 4 нм 0,4 Втл и эффективности УФлампы .