Фотохимическое разложение фенола в присутствии наночастиц диоксида титана

Кадырова Э.М.

2019 / Том 9: номер 2 [ ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ ]

Известно, что сброс промышленных и бытовых сточных вод, неизбежно попадающих в источники чистой воды, приводит к загрязнению экосистем и тяжелым экологическим последствиям. Ввиду истощения запасов пресной воды в мире первостепенное значение имеет поиск новых высокоэффективных методов очистки загрязненных вод с целью минимизации содержания в них токсичных веществ. Диоксид титана, чьи фотокаталитические свойства являются в последние годы предметом особого внимания, позволяет повысить эффективность технологических процессов очистки воды и воздуха от токсичных органических примесей. Целью настоящего исследования являлось изучение фотохимического разложения фенола наночастицами диоксида титана (TiO₂) для обработки токсичных веществ в водоемах. Качественный и количественный анализ исходных и конечных продуктов фотолиза осуществляли методом газовой хроматографии. Нанопорошок диоксида титана был получен золь-гель методом в мягких условиях без последующей термической обработки, используя изопропоксид титана (IV), изопропиловый спирт и гидроксид аммония в качестве прекурсоров. Методом рентгеновской дифракции было показано, что полученный диоксид титана представлен фазой рутила. Размер наночастиц определен методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения и составляет 10-20 нм. Удельная площадь поверхности в соответствии с методом БЭТ составляла 159,6 м²/г. Фотохимическое разложение раствора фенола было проведено под действием УФ-излучения с использованием в качестве катализатора полученного нанопорошка диоксида титана. Продукты разложения фенола анализировали на газовом хроматографе 6890N GC-MSD с высокопроизводительным масс-селективным детектором Agilent 5975. Установлено, что степень деградации фенола в присутствии нанопорошка диоксида титана составила 99%.

Ключевые слова:

Библиографический список:

1. Gosling S.N., Arnell N.W. A global assessment of the impact of climate change on water scarcity. Climatic Change. 2016, vol. 134, issue 3, pp. 371-385. DOI: 10.1007/s10584-013-0853-x Loh C.H., Zhang Y., Goh S., Wang R., Fane A.G. Composite hollow fiber membranes with different poly (dimethylsiloxane) intrusions into substrate for phenol removal via extractive membrane bioreactor. Journal of Membrane Science. 2016, vol. 500, pp. 236-244. DOI: 10.1016/j.memsci.2015.12.001
2. Mohammadi S., Kagari A., Sanaeepur H., Abbassian K., Najafi A., Mofarrah E. Phenol removal from industrial wastewaters: a short review. Desalination and Water Treatment. 2015, vol. 53, issue 8, pp. 2215-2234. https://doi.org/10.1080/19443994.2014.883327 Villegas L.G.C., Mashhadi N., Chen M., Mukherjee D., Taylor K.E., Biswas N. A short review of techniques for phenol removal from wastewater. Curr. Pollut. Reports. 2016, vol. 2, issue 3, pp. 157-167.
3. Marone A., Carmona-Martinez A.A., Sire Y., Meudec E., Steyer J.-P., Bernet N., Trably E. Bioelectrochemical treatment of table olive brine processing wastewater for biogas production and phenolic compounds removal. Water Res. 2016, vol. 100, pp. 316-325. Yu L., Chen J.D., Liang Z., Xu W.C., Chen L.M., Ye D.Q. Degradation of phenol using Fe3O4-GO nanocomposite as a heterogeneous photo-Fenton catalyst. Sep. Purif. Technol. 2016, vol. 171, pp. 80-87. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2016.07.020
4. Ioannou L.A., Puma G.L., Fatta-Kassinos D. Treatment of winery wastewater by physicochemical, biological and advanced processes: a review. Journal of Hazardous Materials. 2015, vol. 286, pp. 343-368. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2014.12.043
5. Abussaud B., Asmaly H.A., Ihsanullah, Saleh T.A., Gupta V.K., Taharlaoui, Atieh M.A. Sorption of phenol from waters on activated carbon impregnated with iron oxide, aluminum oxide and titanium oxide. Journal of Molecular Liquids. 2016, vol. 213, pp. 351-359. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2015.08.044
6. Shang R., Goulas A., Tang C.Y., Serra X.F., Rietveld L.C., Heijman S.G.J. Atmospheric pressure atomic layer deposition for tight ceramic nanofiltration membranes: synthesis and application in water purification. Journal of Membrane Science. 2017, vol. 528, pp. 163-170. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2017.01.023
7. Liu S., Hou H., Liu X., Duan J., Yao Y., Liao Q. High performance binder-free reduced graphene oxide nanosheets/Cu foam anode for lithium ion battery. Journal of Porous Materials. 2016, vol. 24, issue 1, pp. 141-147. DOI: 10.1007/s10934-016-0246-4
8. Yan H., Wu H., Li K., Wang Y., Tao X., Yang H., Li A., Cheng R. Influence of the surface structure of graphene oxide on the adsorption of aromatic organic compounds from water. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015, vol. 7, no. 12, pp. 6690-6697.
9. Huang L., Chen J., Gao T., Zhang M., Li Y., Dai L., Qu L., Shi G. Reduced graphene oxide membranes for ultrafast organic solvent nanofiltration. Advanced Materials. 2016, vol. 28, issue 39, pp. 8669-8674. DOI: 10.1002/adma.201601606
10. Hu X., Yu Y., Ren S., Lin Na, Wang Y., Zhou J. Highly efficient removal of phenol from aqueous solutions using graphene oxide/Al2O3 composite membrane. Journal of Porous Materials. 2018, vol. 25, issue 3, pp. 719-726.
11. Fujishima A., Rao T.N., Tryk D.A. Titanium dioxide photocatalysis. Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews. 2000, vol. 1, ssue 1, pp. 1-2. https://doi.org/10.1016/S1389-5567(00)00002-2
12. Chen X.B., Mao S.S. Titanium dioxide nanomaterials: synthesis, properties, modifications, and applications. Chem Rev. 2007, vol. 107, issue 7, pp. 2891-2959. https://doi.org/10.1021/cr0500535
13. Yawalkar A.A., Bhatkhande D.S., Pangarkar V.G., Beenackers A.A C M. Solar-assisted photochemical and photocatalytic degradation of phenol. Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 2001, vol. 76, issue 4, pp. 363-370.
14. Laoufi A.N., Djiali T., Bentahar F. The degradation of phenol in water solution by TiO2 photocatalysis in a helical reactor. Global Nest Journal. 2008, vol. 10, no 3, pp. 404-418.

Файлы:

• реферат (скачать | просмотреть) - скачано 11 раз
• статья (скачать | просмотреть) - скачано 99 раз