Сочинение на тему АОП технологии

АОП – это технологии, используемые для окисления широкого спектра органических загрязнителей в загрязненной воде с целью получения чистой воды для потребления человеком, например, для питья и других бытовых целей. Эти методы включают в себя образование на месте сильнодействующих химических окислителей, таких как гидроксильный радикал (.OH), которые доводят уровень загрязнения в воде до допустимых пределов от уровня токсичности. Glaze et.al., в 1987 году определили АОП и отметили, что вдоль них озон (O3) не способен окислять органические загрязнители, потому что должен быть радикал поколения .OH, который возможен, если используются определенные комбинации, такие как O3 / UV и O3 / перекись водорода (H2O2) (Glaze et al., 1987). АОП применяются для очистки воды, загрязненной несколькими загрязнителями, такими как антибиотики, гербициды, инсектициды, химические вещества, разрушающие эндокринную систему (EDC), средства личной гигиены, фармацевтические продукты (PPCP), сточные органические вещества и т. Д. (Fast et al., 2017) , АОП можно разделить на две широкие категории, которые обсуждаются следующим образом.

Не фотохимические методы

Эти методы включают четыре способа генерирования радикала .OH в отсутствие света. Три из них используют озон для генерирования высокореакционноспособного гидроксильного радикала, а четвертый использует ион железа в качестве катализатора, известного как система Фентона. Озонирование можно проводить при высоком значении рН; более 8,5 с перекисью водорода и в присутствии катализатора вместе с озоном.

Озонирование при повышенном pH

Молекулярный озон (O3) обычно используется для дезинфекции и окисления органических загрязнителей для очистки питьевой воды. Разложение озона в воде зависит от значения рН. По мере увеличения рН скорость разложения также увеличивается. Период полураспада озона в воде составляет менее 1 минуты при pH 10. Разложение озона инициируется гидроксильным ионом, после чего следует последовательность реакций, которая приводит к образованию .OH, радикал, который является недолговечным и чрезвычайно сильным окислитель. Другие виды, которые образуются во время разложения озона, включают супероксидный анионный радикал (O2.-), гидропероксильный радикал (HO2.) И озонидный анионный радикал O3.-. Реакция показывает образование двух молекул радикала .ОН при использовании трех молекул О3.

В природных водоемах цепная реакция подавляется бикарбонатом и карбонатом, которые действуют как .ОН, поглотители радикалов. Продукт реакции также является радикальным, но они представляют собой пассивные бикарбонатные и карбонатные радикалы, которые не вступают в дальнейшую реакцию с озоном или органическими соединениями, таким образом заканчивая цепную реакцию (Gottschalk et al., 2009). Метод озонирования способен удалять 90% загрязняющих веществ из воды (Esplugas et al., 2007) и широко используется для очистки питьевой воды из-за его окислительного потенциала и дезинфицирующих свойств (Von Gunten, 2003).

Каталитическое озонирование

Каталитическое озонирование можно разделить на две категории:

 
• Гомогенное каталитическое озонирование

 

Ионы переходных металлов в воде могут катализировать разложение O3, генерируя O2.-, который переносит электрон в другую молекулу O3 с образованием O3.- и впоследствии приводит к образованию .OH. Скорость разложения O3 зависит от pH и концентрации реагента. Другим способом разложения является образование комплекса между металлическим катализатором и органической молекулой, которая дополнительно реагирует с O3, что приводит к окислению органической молекулы (Gracia et al., 1996; Pines and Reckhow, 2002).

 

• Гетерогенное каталитическое озонирование

 

Этот АОП катализируется твердым катализатором, таким как оксиды железа, оксид титана, оксид алюминия и их комбинация. Механизм и эффективность озонирования зависят от нескольких факторов, таких как тип катализатора, рН воды и ее поверхностные свойства. Поскольку эта каталитическая система является неоднородной, то при выборе катализатора необходимо учитывать ее площадь поверхности, плотность, объем пор, размер пор пористости, поскольку эти факторы влияют на эффективность катализатора. Оксид металла и оксид металла на носителе катализируют озонирование по разным механизмам. Во-первых, в оксиде металла на носителе происходит адсорбция озона с последующим разложением до радикала ОН (Beltrán et al., 2000). Когда озонирование катализируется металлом на носителе, оно включает перенос электрона из металла в O3, что приводит к образованию O3. и последующему высвобождению радикала .OH (Kasprzyk-Hordern et al., 2004).

 

• Озон + перекись водорода (O3 / H2O2)

 

Комбинация O3 и H2O2 известна как пероксон. Этот процесс включает в себя образование конъюгата основания Н2О2, то есть НО2-, который реагирует с О3, в результате чего образуется радикал ОН (Staehelin and Hoigne, 1985).

 

• Система Фентона (H2O2 / Fe2 +)

 

Процесс Фентона был впервые применен для окисления малеиновой кислоты. В этом методе ион двухвалентного железа и H2O2 реагируют в кислой среде, и в OH образуется радикал. Генерируемый .OH радикал реагирует с органическими загрязнителями, превращая их в менее или нетоксичные продукты.

Фотохимические методы:

В этом окислении используется ультрафиолетовый свет наряду с H2O2, O3, Fe + 2; чтобы генерировать очень реактивные. ОН, радикалы. Этот метод используется, когда обычные O3 и H2O2 не способны полностью окислить органические загрязнители до CO2 и H2O. В некоторых случаях реакция приводила к образованию токсичных продуктов по сравнению с исходным органическим загрязнителем. Ультрафиолетовая энергия может помочь в разрушении органических соединений, которые не трансформируются в отсутствие ультрафиолетового света. O3 также подвергается фотолизу при длине волны 254 нм (Munter, 2001).

 
• Озон – ультрафиолетовое излучение (O3 / UV)