УДК 628.16.08:544.522:547.562.1
DOI 10.35776/VST.2023.07.04

Ахмед Самех, Гогина Е. С.

Фотодеградация фенола УФС-активированным персульфатом в присутствии Fe (III) в качестве катализатора

Аннотация

В проведенных исследованиях изучалось фотокаталитическое разложение фенола с помощью глубокого окисления с применением сульфатных радикалов (SR-AOPs-Sulfate Radical-based Advanced Oxidation Processes). В частности, использовали комбинацию {УФС/ПС/Fe(III)} и сравнивали с прямым фотолизом, {УФС/ПС} и {ПС/Fe(III)}. Результаты показали, что обработка {УФС/ПС/Fe(III)} обеспечила самую высокую начальную скорость реакции и эффективность удаления. Через 120 минут реакции система окисления {УФС/ПС/Fe(III)} удалила 74% фенола. Также было исследовано влияние рН, концентрации персульфата, концентрации Fe (III) и исходной концентрации фенола на эффективность удаления в системе {УФС/ПС/Fe(III)}. Оптимальная эффективность удаления фенола достигается при рН 4, а увеличение щелочности снижает эффективность удаления. Кроме того, увеличение концент­рации персульфата до 10 ммоль приводило к повышению эффективности удаления, но избыточная доза персульфата отрицательно сказывалась на деградации фенола. Аналогично эффективное разложение фенола достигается при увеличении концентрации ионов трехвалентного железа до 5 ммоль при более низкой исходной концентрации фенола. Полученные данные свидетельствуют о том, что присутствие ионов трехвалентного железа способствует образованию радикалов in situ в системе {УФС/ПС/Fe(III)}, что приводит к значительному улучшению фотокаталитической деградации фенола. В целом исследование подчеркивает потенциал системы {УФС/ПС/Fe(III)} для обработки загрязненных фенолом сточных вод перед сбросом в водные объекты.

Ключевые слова

сточные воды , фотокаталитическое разложение фенола , УФС-активированный персульфат , глубокое окисление сульфатными радикалами

Для цитирования: Ахмед С. А. А., Гогина Е. С. Фотодеградация фенола УФС-активированным персульфатом в присутствии Fe (III) в качестве катализатора // Водоснабжение и санитарная техника. 2023. № 7. С. 35–41. DOI: 10.35776/VST.2023.07.04.

Дальнейший текст доступен по платной подписке.
Авторизуйтесь: введите свой логин/пароль.
Или оформите подписку

Список цитируемой литературы

1. Yohi S., Wu C.-M., Koodali R. T. A kinetic study of photocatalytic degradation of phenol over titania– silica mixed oxide materials under UV illumination. Catalysts, 2022, v. 12, no. 2, р. 193.
2. Sas O. G., et al. Removal of phenolic pollutants from wastewater streams using ionic liquid. Separation and Purification Technology, 2020, v. 236, p. 116310.
3. Moradi M., et al. Ultrasound-assisted synthesis of FeTiO3/GO nanocomposite for photocatalytic degradation of phenol under visible light irradiation. Separation and Purification Technology, 2021, v. 261, p. 118274.
4. Beloborodova N., et al. Effect of phenolic acids of microbial origin on production of reactive oxygen species in mitochondria and neutrophils. Journal of Biomedical Science, 2012, v. 19, no. 1, p. 89.
5. Nunes R. F., et al. UVA/persulfate-driven nonylphenol polyethoxylate degradation: effect of process conditions. Environmental Technology, 2022, v. 43, no. 2, pp. 286–300.
6. Cai A., et al. Degradation of bisphenol A by UV/persulfate process in the presence of bromide: Role of reactive bromine. Water Research, 2022, v. 215, p. 118288.
7. Bu L., et al. Iron electrode as efficient persulfate activator for oxcarbazepine degradation: Performance, mechanism, and kinetic modeling. Separation and Purification Technology, 2017, v. 178, pp. 66–74.
8. Ucun O. K., et al. Degradation of 3,5-dichlorophenol by UV-C photolysis and UV-C-activated persulfate oxidation process in pure water and simulated tertiary treated urban wastewater. Environmental Technology, 2021, v. 42, no. 25, pp. 3877–3888.
9. Dogliotti L., Hayon E. Flash photolysis of per[oxydi]sulfate ions in aqueous solutions. The sulfate and ozonide radical anions. The Journal of Physical Chemistry, 1967, v. 71, no. 8, рр. 2511–2516.
10. Lin Y. T., Liang C., Chen J. H. Feasibility study of ultraviolet activated persulfate oxidation of phenol. Chemosphere, 2011, v. 82, no. 8, pp. 1168–1172.
11. Seid-Mohammadi A., et al. Removal of phenol at high concentrations using UV/Persulfate from saline wastewater. Desalination and Water Treatment, 2015, v. 57, no. 42, pp. 19988–19995.
12. Budaev S. L., et al. Photochemical degradation of thiocyanate by sulfate radical-based advanced oxidation process using UVC KrCl-excilamp. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2021, v. 9, no. 4, pp. 105584.
13. Baird R., Rice E., Eaton A. Standard methods for the examination of water and wastewaters. American Public Health Association, American Water Works Association, Water Environment Federation. 23rd ed. Washington, DC, USA: American Public Health Association, American Water Works Association, Water Environment Federation, 2017, 1545 p.
14. Govindan K., et al. Degradation of pentachlorophenol by hydroxyl radicals and sulfate radicals using electrochemical activation of peroxomonosulfate, peroxodisulfate and hydrogen peroxide. Journal of Hazardous Materials, 2014, v. 272, pp. 42–51.
15. Grčić I., Vujević D., Koprivanac N. Modeling the mineralization and discoloration in colored systems by (US) Fe2+/H2O2/S2O82- processes: A proposed degradation pathway. Chemical Engineering Journal, 2010, v. 157, no. 1, pp. 35–44.
16. Kusic H., et al. Modeling of iron activated persulfate oxidation treating reactive azo dye in water matrix. Chemical Engineering Journal, 2011, v. 172, no. 1, pp. 109–121.
17. Burbano A. A., et al. Oxidation kinetics and effect of pH on the degradation of MTBE with Fenton reagent. Water Research, 2005, v. 39, no. 1, pp. 107–118.
18. Criquet J., Leitner N. K. V. Degradation of acetic acid with sulfate radical generated by persulfate ions photolysis. Chemosphere, 2009, v. 77, no. 2, pp. 194–200.
19. Yu X.-Y., Bao Z.-C., Barker J. R. Free radical reactions involving Cl•, Cl2•-, and SO4•- in the 248 nm photolysis of aqueous solutions containing S2O82- and Cl-. The Journal of Physical Chemistry A, 2004, v. 108, no. 2, pp. 295–308.
20. Ling L., et al. A Fe(II)/citrate/UV/PMS process for carbamazepine degradation at a very low Fe(II)/PMS ratio and neutral pH: The mechanisms. Water Research, 2017, v. 124, pp. 446–453.