Фотокаталитическое разрушение органических загрязнителей воды с использованием Fe-содержащих природных и синтетических материалов (стр. 4 )

а б в

Рисунок 4. УФ-спектры поглощения водных растворов: а) 0,01М Na2С2O4; б) 0,01М Na2С2O4 с хонгурином; в) 0,01М Na2С2O4 с пегасином

Добавка пероксида водорода в ферриоксалатную систему аналогично экспериментам с торфом повышает эффективность деградации анилина и может составить 100 % (для пегасина в слабощелочной среде, рН 8, табл. 10).

На рис. 5 представлены ИК-спектры исходных образцов хонгурина и пегасина и после окисления анилина.

Рисунок 5. ИК-спектры: 1 – исходный хонгурин, 2 – хонгурин после фотокатализа (анилин УФ/C2O42–/H2O2),

3 – исходный пегасин, 4 – пегасин после фотокатализа (анилин УФ/C2O42–)

В ИК-спектрах обоих цеолитов после фотокаталитического процесса наблюдается полоса поглощения анилина (1320 см–1), а в ИК-спектре пегасина аналогично ИК-спектрам B-N:Fe регистрируется полоса поглощения карбонильной группы (1870 см–1) п-бензохинона [23], что указывает на адсорбцию данных соединений.

Таким образом, оптимальные условия разрушения анилина (100%) в модельных растворах: УФ/C2O42–/H2O2 с модифицированным железом пегасином в нейтральной среде; УФ/H2O2 с торфом и цеолитами в кислой среде; озонирование. Методом УФ-спектроскопии подтвержден предполагаемый механизм разрушения анилина в присутствии оксалат-ионов и железосодержащих катализаторов, заключающийся в образовании фотоактивного ферриоксалата в растворе.

Выводы

Железосодержащие композиции искусственного (B-N:Fe, Si-N:Fe) и природного происхождения (торф и цеолиты) перспективны для каталитического разрушения РОВ в водных средах. Фотокаталитическая активность исследуемых образцов обусловлена наличием в их составе железа, которое в присутствии щавелевой кислоты и пероксида водорода в растворе образует фотоактивные системы – ферриоксалата и Раффа-Фентона, генерирующие свободные ×OH-радикалы для окисления органических загрязнителей при УФ облучении.

Благодарности

Работа выполнена при финансовой поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг, (ГК № 14.740.11.1101).

Литература

1.  Oppenlander T. Photochemical Purification of Water and Air. Weincheim: Wiley - Vch Verlag, 2003. 368 p.

2.  Beltran F. J., Rivas F. J., Montero-de-Espinosa Ramon // Appl. Catal. B: Environmental. 2002. Vol. 39. P. 221-231. либо E A Kozlova, A V Vorontsov. Noble metal and sulfuric acid modified ТiO2 photocatalysts mineralization of organophosphorous compounds //Appl. Catal. В: Environmental. 2006. V. 63

3. Li L., Yan B. BiVO4/Bi2O3 submicrometer sphere composite:Microstructure and photocatalytic activity under visible-ight irradiation // J. of Alloys and Compounds. 2009. V. 476. P. 624–628.

4. Wang Ch., Shao Ch., Wang L., Zhang L., Li X., Liu Y. Electrospinning preparation, characterization and photocatalytic properties of Bi2O3 nanofibers // J. of Colloid and Interface Science. 2009. V.333. P. 242–248.

5. Wang Y., Zhang Z., Zhu Y., Li Z., Vajtai R., Ci L. Nanostructured VO2 Photocatalysts for Hydrogen Production Abstract // American Chemical Society. 2008. V. 2. P. 1492–1496.

6. Jing L., Wang J., Qu Y., Luan Y. Bi2O3 on the thermal stability and photoinduced charge property of nanocrystalline anatase TiO2 and its enhanced photocatalytic activity // rface Science. 2009.Vol. 156 P. 657–663.

7. Hameed A., Gombac V., Montini T., Felisari L., Fornasiero P. Photocatalytic activity of zinc modified Bi2O3// Chemical Physics Letters. 2009. V. 483. P. 254–261.

8. Li L., Liu Ch., Liu Y. Study on activities of vanadium (IV/V) doped TiO2(R) nanorods induced by UV and visible light // Materials Chemistry and Physics. 2009. V. 113. P.551–557.

9. Durán A., López-Almodóvar C., Monteagudo J. M. Homogeneus ferrioxalate-assisted solar photo-Fenton degradation of Orange II aqueous solutions. //Applied Catalysis B: Environmental. - 2008.V.83.№ 1-2.P.46-55.

10. Raquel F. P., Nogueira R. M., Alberici M., Wilson F. J., Marcos N. E. Photocatalytic degradation of phenol and trichloroethylene:  on-line and real-time monitoring via membrane introduction mass spectrometry. // Ind. Eng. Chem. Res. – 1999.V.38.№5.P.1754–1758.

11. Martyanov N., Savinov E. N. Mineralization of organic compounds in photochemical and photocatalytic parative analysis for the example of methylviologen photooxidation. // Catalysis Today. – 1997.V.39. Is.3.P.197-205.

12. Arslan D., Balciolu A., Detlef W., Bahnemann. Advanced chemical oxidation of reactive dyes in simulated dyehouse effluents by ferrioxalate-Fenton/UV-A and TiO2/UV-A processes. // Dyes and Pigments. – 2000.V.47. Is. 3. P. 207-218.

13. Binsong W., Junli H., Jie Z. Photodegradation of reactive dyes by UV/ferrioxalate/H2O2 system.// High Technol. Lett. - 2004.V.10.№ 4. P.75-78.

14. Bali. U. Ferrioxalate-mediated photodegradation and mineralization of 4-chlorophenol. // Environmental Science and Pollution Research. – 2008. V.10.№1.P. 33-38.

15. Prato-Garcia D., Vasquez-Medranoz R., Hernandez-Esparza M. Solar photoassisted advanced oxidation of synthetic phenolic wastewaters using ferrioxalate complexes. // Solar Energy. - 2009.V.83.Is.3.P.306-315.

16. Nogueira, Raquel F. P. Jardim, Wilson F. Solar photodegradation of water contaminants using potassium ferrioxalate. // Journal of Advanced Oxidation Technologies. - 1999.V.4.Р. 223-226.

17. , , Исследование сорбционной и каталитической активности композиции B-N-Fe при очистке воды от щавелевой кислоты. // Журн. прикл. химии. 2010. Т.83. Вып.9. С. 1444-1447. 18. , , Солодкая сорбционной и каталитической активности композиционного материала на основе торфа по отношению к органическим загрязнителям в водах. //Журн. прикл. химии.2010. Т.83.В.3. С. 396-400.

19. , , . Каталитическое разрушение щавелевой кислоты в водах с использованием синтетических и природных композиционных материалов./ Евразийский симпозиум по инновациям в катализе и электрохимии. Тезисы докладов. г. Алматы, Казахстан.2010. С.110.

20. пределение органических загрязнений питьевых, природных и сточных вод. – М: Химия, 1975. 199 с.

21. , и др. Объемный анализ. 3 Т. / Под ред. , – М.: Химия, 1976. 592 с.

22. , , Невоструев вольтамперометрия анилина на стеклоуглеродных электродах. // Ползуновский вестник. – 2009. – №3. – С.129-133.

23. Анисимова органических соединений: учебное пособие. - Горно-Алтайск: РИО ГАГУ, 2009. 95 с.

Сведения об авторах

1.

Томский государственный университет, доцент кафедры аналитической химии, кандидат химических наук,

634050 Томск, пр. Ленина,36, тел. раб. (3822) 421041.

634061 Томск, ул. Лебедева, 41 кв. 294 тел. дом. (3822) 446665

E-mail: *****@***com

Batalova Valentina Nikolaevna

Tomsk State University, Cand. Sc. {Chemistry}, assistant professor of the chair of analytical chemistry.

634050, Tomsk, pr. Lenina, 36.

2.

Томский государственный университет, доцент кафедры аналитической химии, кандидат химических наук,

634050 Томск, пр. Ленина,36, тел. раб. (3822) 421041.

634045 Томск, кв.1,тел. дом.: ( 3822) 428752.

E-mail: *****@***ru

Skvorcova Lidia Nikolaevna

Tomsk State University, Cand. Sc. {Chemistry}, assistant professor of the chair of analytical chemistry.

634050, Tomsk, pr. Lenina, 36.

3.

Томский государственный университет, зав. кафедрой аналитической химии, профессор, доктор химических наук,

634050 Томск, пр. Ленина,36, тел. раб. (3822) 420783.

634050 Томск, пр. Ленина, 68, кв.318 , тел. дом.: (3822) 512342

E-mail: *****@***tsu. ru

Mokrousov Gennady Mikhailovitch

Tomsk State University, Doctor of Chemistry, professor of the chair of analytical chemistry.

634050, Tomsk, pr. Lenina, 36.

4.

Томский государственный университет, доцент кафедры аналитической химии, кандидат химических наук,

634050 Томск, пр. Ленина,36, тел. дом. (3822) 655904.

E-mail: *****@***ru

Naumova Liudmila Borisovna

Tomsk State University, Cand. Sc. {Chemistry}, assistant professor of the chair of analytical chemistry.

634050, Tomsk, pr. Lenina, 36.

5. Jerry J. Wu

Feng Chia University, Professor, Ph. D.

100, Wenhwa Road, Seatwen Taichung 407, Taiwan

E-mail: *****@***edu. tw