Використання гетерогенної системи Фентона для очищення органовмісних стічних вод

Abstract

Зі зростанням населення Землі проблема дефіциту чистої води стає глобальною. І для виживання людству необхідно суттєво зменшувати обсяги шкідливих стічних вод, які забруднюють довкілля. Великої шкоди навколишньому середовищу завдають стоки, забруднені органічними речовинами, зазвичай утворені виробництвами барвників та харчовою промисловістю. Теоретично обґрунтовано доцільність каталітичного окиснення для очищення органовмісних стоків. Як каталізатори запропоновано використовувати нові наноструктуровані композити типу "ядро-оболонка" на основі оксидів перехідних металів (CoFe₂O₄/SiO₂/CuO) для системи Фентона. Окисником у цій системі обрано Н₂О₂, який використовують у "зелених технологіях". Досліджено, що ступінь деструкції барвника метиленового синього (МС) залежить від складу каталізатора, співвідношення концентрацій каталізатора і барвника та наявності попередньої стадії адсорбції барвника. Досліджуваний каталізатор апробований на імітатах молочних стоків. Дослідження проводили у апараті барботажного типу (фільтр Шота). Для системи "молочні стоки – CoFe₂O₄/SiO₂/CuO–О₂–Н₂О₂" ступінь очищення молочних стоків становлять 63 %, а залишкове значення ХСК – 39,52 мгО₂/дм³. Встановлено, що у процесі очищення каталізатором CoFe₂O₄/SiO₂/CuO утворюються активні окисні сполуки, які відчутно інтенсифікують процес. Таким чином, є підстави стверджувати про перспективність розроблення високоефективної технології каталітичного окиснення у системі Фентона для очищення стоків, які містять органічні забрудники. А одержані результати та зроблені висновки про технологічну доцільність використання у ролі каталізатора CoFe₂O₄/SiO₂/CuO можуть знайти практичне застосування для реалізації замкнутих за водою технологічних схем і в інших технологіях водоочищення стоків, зокрема харчових виробництв.With the growth of the Earth's population, the problem of the shortage of clean water is becoming global. And for the survival of humanity, it is necessary to significantly reduce the amount of harmful wastewater that pollutes the environment. Wastewater polluted with organic substances, usually produced by the production of dyes and the food industry, causes great damage to the environment. The expediency of catalytic oxidation for the treatment of organic-containing effluents has been theoretically substantiated. As a catalyst, it is proposed to use new nanostructured composites of the "core-shell" type based on transition metal oxides (CoFe₂O₄/SiO₂/CuO) for the Fenton system. The oxidizing agent in this system is Н₂О₂, which is used in "green technologies". It was investigated that the degree of destruction of the dye methylene blue (MB) depends on the composition of the catalyst, the ratio of the concentrations of the catalyst and dye, and the presence of a preliminary stage of dye adsorption. The investigated catalyst was tested on simulated dairy wastewater (SDW). The research was carried out in a barbotage-type apparatus (Schott filter). For the system "dairy wastewater – CoFe₂O₄/SiO₂/CuO–О₂–Н₂О₂", the degree of dairy wastewater treatment is 63 %, and residual COD value is 39,52 mgО₂/dm³. It was established that in the process of purification by the CoFe₂O₄/SiO₂/CuO catalyst, active oxidizing compounds are formed, which significantly intensify the process. Thus, there are reasons to assert that the prospect of developing a highly efficient catalytic oxidation technology in the Fenton system for the treatment of wastewater containing organic pollutants. And the results obtained and the conclusions drawn about the technological feasibility of using CoFe₂O₄/SiO₂/CuO as a catalyst can find practical application for the implementation of technological schemes closed behind water and in other wastewater treatment technologies, in particular food production.