Фотокаталитическое обесцвечивание и снижение токсичности сточных вод, содержащих растворенные азокрасители
Диссертация
Исследован механизм и кинетика фотокаталитического обесцвечивания азокрасителей в модельных растворах и реальных сточных водах. Влияние концентрации красителя и ZnO в системе и величины освещенности реактора на скорость обесцвечивания ограничивается предельными значениями данных факторов, зависящих от конструкции реактора и условий проведения процесса. Влияние температуры на процесс… Читать ещё >
Содержание
- 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
- 1. 1. Характеристика сточных вод красильно-отделочных производств
- 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 фотокаталитической реакции
- 2. 3. Описание экспериментальной лабораторной установки
- 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 рН исходного раствора красителя на его обесцвечивание
- 3. 6. Исследование зависимости обесцвечивания раствора красителя от присутствия сульфата натрия
- 3. 7. Определение констант уравнения Ленгмюра
- 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
- 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
- 5. 4. Исследование ресурса повторного использования катализатора для обесцвечивания раствора красителя
- 5. 5. Обесцвечивание раствора красителя с использованием энергии солнечного света
- 5. 6. Исследование фотокаталитического обесцвечивания модельных сточных вод
- 5. 6. 1. Обесцвечивание модельной сточной воды от крашения хорошовыравнивающимися красителями
- 5. 6. 2. Обесцвечивание модельной сточной воды от крашения средневыравнивающимся красителем
- 5. 6. 3. Обесцвечивание модельной сточной воды от крашения плоховыравнивающимся красителем
- 5. 7. Принципиальная технологическая схема фотокаталитического обесцвечивания сточных вод красильно-отделочного производства
- 5. 8. Фотокаталитическое обесцвечивание реальной сточной воды от крашения текстильных материалов анионными азокрасителями
- 5. 9. Экономическая оценка процесса обесцвечивания растворов красителей с использованием видимого света
Список литературы
- Easton J.R. The dye maker’s view // Colour in dyehouse effluent. Society of Dyers and Colourists, Nottingham, 1995. Pp. 9−21.
- Ollgaard H. et al. Survey of azo-colorants in Denmark: Consumption, use, health and environmental aspects. Ministry of Environment and Energy, Denmark, 1998. 355 p.
- Morris G., Waters B.D. The impact of textile trade effluents on river quality // IWEM Symposium «Textile industry trade effluents». NBW/175. Rochdale, 1994.-Pp. 1−19.
- Жмур H.C. Государственный и производственный контроль токсичности вод методами биотестирования в России. М., Международный Дом Сотрудничества, 1997. 114 с.
- Контроль химических и биологических параметров окружающей среды. Санкт-Петербург, Крисмас+, 1998. 896 с.
- Краснобородько И.Г. Деструктивная очистки сточных вод от красителей. JL, Химия, 1998. — 192 с.
- Smith В. A workbook for pollution prevention by source reduction in textile wet processing. North Carolina State University, Raleigh, 1988. -69 p.
- Мельников Б.Н., Захарова Т. Д., Кириллова М. Н. Физико-химические основы процессов отделочного производства. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. 280 с.
- Кричевский Г. Е. Химическая технология текстильных материалов. Т. 2. М.: РосЗИТЛП, 2001. 540 с.
- Ковтун Л.Г. Химическая технология отделки трикотажных изделий. М.: Легпромбытиздат, 1989. 232 с.
- Тимофеева С.С. Состояние и перспективы развития методов очистки сточных вод красильно-отделочных производств // Химия и технология воды, Т. 13, № 6, 1991. С. 555−571.
- Slokar Y.M., Le Marechal М. Methods of decoloration of textile wastewaters // Dyes and Pigments, Vol. 37, No. 4, 1998. Pp. 335−356.
- Southern T.G. Technical solutions to the colour problem: a critical review // Colour in dyehouse effluent. Nottingham: Society of Dyers and Colourists, 1995.-Pp. 73−91.
- Hazel B.G. Industry evaluation of colour reduction and removal -the DEMOS project // Colour in dyehouse effluent. Nottingham: Society of Dyers and Colourists, 1995. Pp. 59−72.
- Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. М., Химия, 1992. 4.2. 384 с.
- Robinson Т. et al. Remediation of dyes in textile effluent: a critical review on current treatment technologies with a proposed alternative // Biore-source Technology, Vol. 77, 2001. Pp. 247−255.
- Edwards T. Final report into alternative methods of reducing the high trihalomethanes in the Gander water supply system. Cecon Ltd., 2000. -64 p.
- Проскуряков B.A., Шмидт Л. И. Очистка сточных вод в химической промышленности. Л., Химия, 1977. 464 с.
- Galvez J.B., Rodriguez S.M. Solar detoxification. Part of the World Solar Programme 1996−2005. UNESCO, 2001. 235 p.
- Прайс-лист на химические реактивы и оборудование. СПб., Вектон, 2002. 84 с.
- Кричевский Г. Е. Фотохимические превращения красителей и светостабилизация окрашенных материалов. М., Химия, 1986. 284 с.
- Химия. Справочное руководство. Л., Химия, 1975. 576 с.
- Karam J., Nicell J.A. Potential application of enzymes in waste treatment // Journal of Chemical Technology and Biotechnology, Vol. 69, 1997. Pp. 141−153.
- Morita M. et al. Kinetic of peroxidase catalyzed decoloration of Orange II with hydrogen peroxide // Textile Research Journal, Vol. 66, No. 7, 1996.-Pp. 470−473.
- Peralta-Zamora P. et al. Effluent treatment of pulp and paper, and textile industries using immobilized horseradish peroxidase // Environmental Technology, Vol. 19, 1998. Pp. 55−63.
- Donlagic J., Levee J. Comparison of catalyzed and noncatalyzed oxidation of azo dye and effect on biodegradability // Environmental Science and Technology, Vol. 32, No. 9, 1998. Pp. 1294−1302.
- Haag W.R., Mill T. Direct and indirect photolysis of watersoluble azodyes: kinetic measurements and structure-activity relationships // Environmental Toxicology and Chemistry, Vol. 6, No. 5, 1987. Pp. 359−369.
- Trach R.J. Ultraviolet/Oxidation treatment. Technology overview report. GWRTAC, Pittsburgh, 1996. 10 p.
- Ledakowicz S., Gonera M. Optimisation of oxidants dose for combined chemical and biological treatment of textile wastewater // Water Research, Vol. 33, No. 11, 1999.-Pp. 2511−2516.
- Handbook on advanced photochemical oxidation processes. CERI, EPA, Cincinnati, 1998. 96 p.
- Ince N.H., Stefan M.I., Bolton J.R. UV/H202 degradation and toxicity reduction of textile azo dyes: Remazol Black-B, a case study // Journal of Advanced Oxidation Technologies, Vol. 2, No. 3, 1997. Pp. 442−448.
- Лучков Б. Солнечный дом солнечный город // Наука и техника, № 12, 2002.-С. 26−31.
- Blanco J., Malato S. Solar treatment of pesticides in wastewater. Club UNESCO de Pechina, 2001. 20 p.
- Савинов E.H. Фотокаталитические методы очистки воды и воздуха // Соросовский образовательный журнал. Т. 6, № 11, 2000. С. 52−56.
- Connoly J.S. Photophysics and photochemistry of porphyrin systems // Potential Applications of Concentrated Solar Energy. Proceedings of a workshop. NAP, 1991.-Pp. 113−115.
- Blake D.M. Bibliography of work on the photocatalytic removal of hazardous compounds from water and air. NREL, Golden, 1994. 80 p.
- Blake D.M. Bibliography of work on the photocatalytic removal of hazardous compounds from water and air. Update No 1. NREL, Golden, 1995.- 108 p.
- Blake D.M. Bibliography of work on the photocatalytic removal of hazardous compounds from water and air. Update No 2. NREL, Golden, 1996.-93 p.
- Blake D.M. Bibliography of work on the photocatalytic removal of hazardous compounds from water and air. Update No 3. NREL, Golden, 1999.- 158 p.
- Теренин A.H. Фотоника молекул красителей и родственных органических соединений. Л.: Наука, 1967. 616 с.
- Панченков Г. М., Лебедев В. П. Химическая кинетика и катализ. М., МГУ, 1961.-552 с.
- Atlas weathering services group. Catalog. Phoenix, 1997. 30 p.
- Moser J.E., Bonhote P., Graetzel M. Interfacial and lateral electron transfer at the molecular monolayer / metal oxide boundary. Institute of Physical Chemistry, Lausanne, 2001. 173 p.
- Rajeshwar K. Photochemical strategies for abating environmental pollution // Chemistry and Industry, 17 June 1996. Pp. 454−458.
- Song D. et al. 8% efficient ZnO/c-Si heterojunction solar cells prepared by magnetron sputtering // Materials of 17 European PV Conference, Munich, 2000.-Pp. 103−106.
- Parra S., Matato S, Pulgarin C. New integrated photocatalytic-biological flow system using supported Ti02 and fixed bacteria for the mineralization of isoproturon // Applied Catalysis B: Environmental, Vol. 36, 2002.-Pp. 131−144.
- Лучинский Г. П. Химия титана. M., Химия, 1971. 586 с.
- Dindar В., Siddik I. Unusual photoreactivity of zinc oxide irradiated by concentrated sunlight // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. Vol. 140, 2001. Pp. 263−268.
- Peralta-Zamora P. et al. Evaluation of ZnO, Ti02 and supported ZnO on the photoassisted remediation of black liquor, cellulose and textile mill effluents // Chemosphere, Vol. 36, No. 9, 1998. Pp. 2119−2133.
- Kim Y.S. et al. Photocatalytic effect of metal oxide dye system // Proceedings of 1 -st International conference on semiconductor photochemistry. Glasgow, 2001.-P. 75.
- Poulios I., Marki D., Prohaska X. Photocatalytic treatment of olive milling waste water: Oxidation of protocatechuric acid // Global Nest: the International Journal, Vol. l, No. 1, 1999. Pp. 55−62.
- Gouvea C.A.K. et al. Semiconductor-assisted photocatalytic degradation of reactive dyes in aqueous solution // Chemosphere, Vol. 40, 2000. -Pp. 433−440.
- Lei L. et al. Preparation of heterogeneous photocatalyst (Ti02/alumina) by metallo-organic chemical vapor deposition // Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 38, 1999. Pp. 3381−3385.
- Huang C.P., Dong C., Tang Z. Advanced chemical oxidation: Its present role and potential future in hazardous waste treatment // Waste management, Vol. 13, 1993.-Pp. 361−377.
- Majumder S.A. et al. Engineered photocatalysts for detoxification of waste water. Report for US DOE. Sandia Corp., 1996. 118 p.
- Taylor A. Oxidation of phenolic compounds using novel photo-catalysts. El 445 thesis report. University of Queensland, 1998. 57 p.
- Vinodgopal K., Kamamt P.V. Enhanced rates of photocatalytic degradation of an azo dye using Sn02/Ti02 coupled semiconductor thin films // Environmental Science and technology, Vol. 29, No. 3, 1995. Pp. 841 845.
- Gallagher L.A., Meyer T.J. Surface control of oxidation by an adsorbed Ru (IV)-oxo complex // Journal of American Chemical Society, Vol. 123, 2001.-Pp. 5308−5312.
- Pilkenton S., Xu W., Raftery D. Characterization of surface and photooxidative properties of supported metal oxide photocatalysts using solid-stateNMR//Analytical Science, Vol. 17, 2001.-Pp. 125−130.
- Brezova V. et al. Phenol degradation on glass fibres with immobilized titanium dioxide particles // Collection of Chechoslovak Chemical Communications, Vol. 60, No. 5, 1995. Pp. 788−794.
- Gawlik B.M. et al. Soil adsorption behaviour and photomineraliza-tion by photocatalytic membranes immobilizing titanium dioxide of athrazine and intermediates // Global Nest: the International Journal, Vol. 1, No. 1, 1999.-Pp. 23−32.
- Coleman H.M. et al. Photocatalytic degrdation of 17-p-oestradiol on immobilized Ti02. // Applied Catalysis B: Environmental, No 24, 2000. -Pp. L1-L5.
- Chen J., Eberlein L., Langford C.H. Pathway differences in photo-oxidation: Ti02 powder compared to Ti02 supported on a zeolite // Proceedings of 1st International conference on semiconductor photochemistry. Glasgow, 2001.-P. 59
- Langford C., Starosud A., Vaisman E. Advanced oxidation process (AOP), especially photocatalytic. Sustainable Forest Management Network project report, 1999. 23 p.
- Ollis D.F., Pelizetti E., Serpone N. Photocatalytic destruction of water contaminants // Environmental Science and Technology, Vol. 25, No. 9, 1991.-Pp. 1523−1529.
- Kormann С., Bahnemann D.W., Hoffmann M.R. Photolysis of Chloroform and other organic molecules in aqueous ТЮ2 suspensions // Environmental Science and Technology, Vol. 25, No. 3, 1991. Pp. 494−500.
- Bolton J.R. Light compendium Ultraviolet principles and applications // Inter-American Photochemical Society Newsletter, Vol. 22, No. 2, 1999.-Pp. 6−30.
- Aldrich chemical catalogue. Sigma-Aldrich Company, Inc. Milwaukee, 2001.-2776 p.
- ChemFinder. CambridgeSoft Co., http://www.cambridgesoft.com. -2003.
- Hazardous Substances Data Base (HSDB). National Library of Medicine. National Institute of Health, http://toxnet.nlm.nih.gov. 2003.
- Ворожбитова JI.H., Иванюк Г. К., Самонин B.B. Определение удельной поверхности твердых тел хроматографическим методом. ЛТИ им. Ленсовета, Л., 1988. 24 с.
- Плаченов Т.Г. Ртутная порометрическая установка П-ЗМ. ЛТИ им. Ленсовета, Л., 1968. 22 с.
- Плаченов Т.Г., Колосенцев С. Д. Порометрия. Л., Химия, 1988. -176 с.
- Экспериментальные методы химической кинетики. М., Высшая школа, 1980. 375 с.
- Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. М., Химия, 1984. 448 с.
- РД-118−02−90. Методическое руководство по биотестированию воды. М., Госкомприрода СССР, 1991. 48 с.
- М.А. Lewis. Use of freshwater plants for phytotoxicity testing: A review. // Environmental pollution, 1995, 87. Pp. 319−336.
- Свидетельство на полезную модель «Биотестер» RU 2078 U1. Б. И. Жолдус, Е. Б. Туржова, И. В. Петреев, С. Н. Лукьянова.
- Arslan I., Balcioglu I.A. Degradation of commercial reactive dye-stuffs by heterogeneous and homogeneous advanced oxidation processes: A comparative study // Dyes and Pigments, Vol. 43, 1999. Pp. 95−108.
- Плонский В.Д. Современное аквариумное оборудование. M., Аквариум, 1999. 176 с.
- Енохович А.С. Справочник по физике и технике. М.: Просвещение, 1989. 224 с
- Мухленов И.П. и др. Технология катализаторов. Л.: Химия, 1979.-328 с.
- Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1979.-40 с.
- Herrmann J.M. Photocatalysis versus catalysis: Differencies, similarities, complementarites, consequences for environmental concern // Proceedings of Symposium on Excited State Catalysis, Limerick 2−7 September 2001.-P. 3.
- Дерффель К. Статистика в аналитической химии. М.: Мир, 1994.-286 с.
- Волчков В.А. Краткое практическое руководство по биометрии для врачей. СПб., 1998 63 с.
- Gruebel К.A., Davies J.A., Leckie J.О. Kinetics of oxidation of selenite to selenate in the presence of oxygen, titania and light // Environmental Science and Technology, Vol. 29, No. 3, 1995. Pp. 586−594.
- Datye A.K. et al. Ti02 photocatalysis for the treatment of hazardous waste: The intrinsic dependence on particle size and mechanisms ofcatalyst deactivation. New Mexico Waste-Education and Research Consortium, WERC 92−04, 1994. 24 p.
- Cornu C.J.G. Photocatalysis under periodic illumination. PhD thesis. California Institute of Technology, Pasadena, 2002. 170 p.
- Федорова А.Ф. Технология химической чистки и крашения. М., Легпромбытиздат, 1990. 336 с.
- Штабский Б.М. Токсикологические аспекты гигиены воды и санитарной охраны водоемов: проблемы и перспективы. // Тез. докл.: Конференция «Проблемы санитарной охраны водоемов». Пермь, 1988.-с. 16−18.
- Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей. Т. 2. Л.: Химия, 1969. 582 с.
- Bednarz Т., Warkowska-Dratnal Н. Toxicity of zinc, cadmium, lead, copper and their misture for Chlorella pyrenoidosa Chick II Acta Hy-drobiologica, 25/26, 1984. Pp. 389−400.
- Приказ Комитета по управлению городским хозяйством Администрации Санкт-Петербурга от 25.11.1996 № 201 «Об утвержденииусловий приема загрязняющих веществ в сточных водах, отводимых абонентами в системы канализации Санкт-Петербурга».
- Новорадовская Т.С., Балашова Т. Д., Куликова М. А. Технология отделки тканей. М., Легпромбытиздат, 1989. 240 с.
- Yontem Z. Textile industry sectoral study: Country Turkey. UNEP, Ankara, 2002. 45 p.
- Smith B. Pollution source reduction Part III: Process alternatives // American Dyestuff Reporter, No. 9, 1989. — Pp. 32−46.
- Dijkstra M.F.J, et al. Comparison of the efficiency of immobilized and suspended systems in photocatalytic degradation // Catalysis Today, Vol. 66, 2001.-Pp. 478−494.