ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЕРОКСОДИСЕРНОЙ КИСЛОТЫ В ПРОЦЕССАХ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ СИНТЕТИЧЕСКИЕ КРАСИТЕЛИ
Аннотация
Вопросам очистки сточных вод от органических экотоксикантов посвящено множество работ, при этом поиск альтернативных реагентов и технологий их деструкции вследствие ограничений и недостатков классических способов остается актуальным. Из-за активного роста темпов производства и потребления и сильного негативного воздействия на окружающую среду крайне серьезной экологической проблемой является загрязнение природных водоемов сточными водами, содержащими синтетические красители. В качестве альтернативы традиционным методам озонирования и хлорирования в статье рассматривается возможность применения пероксодисерной кислоты (H2S2O8) как перспективного окислителя синтетических красителей в сточных водах на примере модельных загрязняющих веществ: фуксина, метиленового голубого, бромкрезолового зеленого, метилового красного и родамина С. Установлено, что в чистом виде пероксодисерная кислота окисляет не более 40% от массы красителя, при этом введение в систему в качестве катализатора соединений железа (II) повышает степень деструкции до 90%. Определены оптимальные дозы окислителя и катализатора, рассчитаны скорости деструкции. Отмечено, что увеличение дозы окислителя и катализатора сверх оптимальной снижают эффективность деструкции. Совместное применение соединений железа и пероксодисерной кислоты позволяет ускорить процессы деструкции метилового красного в 5 раз, метиленового голубого – в 10 раз, родамина С – в 18 раз, бромкрезолового зеленого – в 58 раз и фуксина – в 3 раза по сравнению с индивидуальной H2S2O8. Полученные данные свидетельствуют о высокой перспективности применения системы H2S2O8-Fe(II) в процессах окисления органических красителей в сточных водах.
Для цитирования:
Любушкин Т.Г., Кузин Е.Н., Иванцова Н.А., Конькова Т.В. Оценка возможности использования пероксодисерной кислоты в процессах очистки сточных вод, содержащих синтетические красители. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 1. С. 120-126. DOI: 10.6060/ivkkt.20256801.7124.
Литература
L.N. Domestic market of textile dyes under sanctions. Vestn. Khim. Prom. 2023. (in Russian). URL: http://vestkhimprom.ru/posts/otechestvennyj-rynok-tekstilnykh-krasitelej-v-usloviyakh-sanktsij
Adesanmi B.M., Hung Y.T., Paul H., Huhnke C. Comparison of dye wastewater treatment methods: A review. GSCARR. 2022. V. 10. N 2. P. 126. DOI: 10.5281/zenodo.6331586.
Forgacs E., Cserháti T., Oros G. Removal of synthetic dyes from wastewaters: a review. Environ. int. 2004. V. 30. N 7. P. 953-971. DOI: 10.1016/j.envint.2004.02.001.
Singha K., Pandit P., Maity S., Sharma S.R. Harmful environmental effects for textile chemical dyeing practice. Gr. Chem. Sust. Textil. 2021. P. 153-164. DOI: 10.1016/B978-0-323-85204-3.00005-1.
Ali I., Kon’kova T., Belkina I., Galunin E., Rysev A., Morozov A., Almalki A.S.A., Obaid R. J., Alsharif M.A. Facile synthesis and characterization of advanced cobalt materials for degradative and adsorptive removal of car-moisine in water. Int. J. Environ. Sci. Technol. 2021. V. 18. Р. 3221–3236. DOI: 10.1007/s13762-021-03529-2.
Shindhal T., Rakholiya P., Varjani S., Pandey A., Ngo H.H., Guo W., Ng H.Y., Taherzadeh M.J. A critical re-view on advances in the practices and perspectives for the treatment of dye industry wastewater. Bioengineered. 2021. V. 12. N 1. P. 70-87. DOI: 10.1080/21655979.2020.1863034.
Kuzin E.N., Kruchinina N.E. Obtaining complex titanium-containing coagulants by the method of chemical dehydration. ChemChemTech [Izv. Vyssh.Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 5. P. 103-111 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20226505.6578.
Tang K.H.D., Darwish N.M. Alkahtani A.M., Abdel-Gawwad M.R., Karácsony P. Biological removal of dyes from wastewater: a review of its efficiency and advances. Trop. Aqua. Soil Pollut. 2022. V. 2. N 1. P. 59-75. DOI: 10.53623/tasp.v2i1.72.
Rafaqat S., Ali N., Torres C., Rittmann B. Recent progress in treatment of dyes wastewater using microbial-electro-Fenton technology. RSC Adv. 2022. V. 12. N 27. P. 17104-17137. DOI: 10.1039/D2RA01831D.
Kuzin E.N., Kruchinina N.E. Titanium-containing coagulants for foundry wastewater treatment. CIS Iron Steel Rev. 2020. V. 20. N 2. P. 66. DOI: 10.17580/cisisr.2020.02.14.
Kuzin E., Averina Y., Kurbatov A., Kruchinina N., Boldyrev V. Titanium-containing coagulants in wastewater treatment processes in the alcohol industry. Processes. 2022. V. 10. N 3. P. 440. DOI: 10.3390/pr10030440.
Matveevich V.A. Duka G.G., Gontsa M.V., Yambartsev V.F., Mokanu L.V. Removal of direct dyes from textile wastewater by means of combined methods. Surf. Eng. App. Electrochem. 2009. V. 4. N 258. P. 69-75. DOI: 10.3103/S1068375509040115.
da Silva Santos D.H., Xiao Y., Chaukura N., Hill J.M., Selvasembian R., Zanta C.L.S., Meili L. Regeneration of dye-saturated activated carbon through advanced oxidative processes: A review. Heliyon. 2022. V. 8. N 8. DOI: 10.1016/j.heliyon.2022.e10205.
Crini G., Lichtfouse E. Advantages and disadvantages of techniques used for wastewater treatment. Environ. Chem. Lett. 2019. V. 17. P. 145-155. DOI: 10.1007/s10311-018-0785-9.
Kuznetsov V.V., Ivantsova V.A., Kuzin E.N., Pirogov A.V., Mezhuev Y. O., Filatova E.A., Averina Y.M. Study of the Process of Electrochemical Oxidation of Active Pharmaceutical Substances on the Example of Nitrofurazone ((2 E)-2-[(5-Nitro-2-furyl) methylene] hydrazine Carboxamide). Water. 2023. V. 15. N 19. P. 3370. DOI: 10.3390/w15193370.
Sarantseva A.A., Ivantsova N.A., Kuzin E.N. Investigation of the Process of Oxidative Degradation of Phenol by Sodium Ferrate Solutions. Russ. J. Gen. Chem. 2023. V. 93. N 13. P. 3454-3459. DOI: 10.1134/S1070363223130273.
Shah P.D., Dave S.R., Rao M.S. Enzymatic degradation of textile dye Reactive Orange 13 by newly isolated bacterial strain Alcaligenes faecalis PMS-1. Int. Biodet. Biodeg. 2012. V. 69. P. 41-50. DOI: 10.1016/j.ibiod.2012.01.002.
Kulebiakina A.I., Dubrovina V.N., Kireev S.G., Ivantsova N.A., Shashkovskiy S.G. On evaluation of the efficiency of the process of advanced oxidation. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 11. P. 104-110 (in Russian)ю DOI: 10.6060/ivkkt.20226511.6655.
Scaria J., Nidheesh P.V. Comparison of hydroxyl-radical-based advanced oxidation processes with sulfate radical-based advanced oxidation processes. Curr. Opin. Chem. Eng. 2022. V. 36. P. 100830. DOI: 10.1016/j.coche.2022.100830.
Behnami A., Croué J.P., Aghayani E., Pourakbar A. A catalytic ozonation process using MgO/persulfate for degradation of cyanide in industrial wastewater: mechanistic interpretation, kinetics and byproducts. RSC Adv. 2021. V. 11. N 58. P. 36965-36977. DOI: 10.1039/D1RA07789A.
Behnami A., Aghayani E., Benis K.Z., Sattari M., Pourakbar M. Comparing the efficacy of various methods for sulfate radical generation for antibiotics degradation in synthetic wastewater: degradation mechanism, kinetics study, and toxicity assessment. RSC Adv. 2022. V. 12. N 23. P. 14945-14956. DOI: 10.1039/D2RA01618D
Serrano K., Michaud P.A., Comninellis C., Savall A. Electrochemical preparation of peroxodisulfuric acid using boron doped diamond thin film electrodes. Electrochim. Act. 2002. V. 48. N 4. P. 431-436. DOI: 10.1016/S0013-4686(02)00688-6.
Ropp R.C. Encyclopedia of the alkaline earth compounds. Oxford: Elsevier Inc. 2013. 1187 p. DOI: 10.1016/C2012-0-00777-6.
Cooksey C., Dronsfield A. Fuchsine or magenta: the second most famous aniline dye. A short memoir on the 150th anniversary of the first commercial production of this well known dye. Biotech. Histochem. 2009. V. 84. N 4. P. 179-183. DOI: 10.1080/10520290903081401.
Wexler P., Anderson B.D. Encyclopedia of toxicology. Oxford: Elsevier Inc. 2005. V. 1. 754 p. DOI: 10.1016/B0-12-369400-0/09003-7.
Elijah O.C., Collins O.N., Obumneme O.C., Jessica N.B. Application of modified agricultural waste in the adsorp-tion of bromocresol green dye. Asian J. Chem. Sci. 2020. V. 7. N 1. P. 15-24. DOI: 10.9734/ajocs/2020/v7i119011.
Onu C.E., Ohale P.E., Ekwueme B.N., Oboiora-Okafo I.A., Okey-Onyesolu C.F., Onu C.P., Ezema C.A., Onu O.O. Modeling, optimization, and adsorptive studies of bromocresol green dye removal using acid functionalized corn cob. Clean. Chem. Eng. 2022. V. 4. P. 100067. DOI: 10.1016/j.clce.2022.100067.
Oladoye P.O., Ajiboye T.O., Omotola E.O., Oyewola O.J. Methylene blue dye: Toxicity and potential elimination technology from wastewater. Res. Eng. 2022. V. 16. P. 100678. DOI: 10.1016/j.rineng.2022.100678.
Khan I., Saeed K., Zekker I., Zhang B., Hendi A.H., Ahmad A., Ahmad S., Zada N., Ahmad H., Shah L.A., Shah T., Khan I. Review on methylene blue: Its properties, uses, toxicity and photodegradation. Water. 2022. V. 14. N 2. P. 242. DOI: 10.3390/w14020242.
Muthuraman G., Teng T.T. Extraction of methyl red from industrial wastewater using xylene as an extractant. Prog. Nat. Sci. 2009. V. 19. N 10. P. 1215-1220. DOI: 10.1016/j.pnsc.2009.04.002.
Gessner T., Mayer U. Triarylmethane and diarylmethane dyes. Ullmann's Encycl. Ind. Chem. 2000. V. 37. P. 425-478. DOI: 10.1002/14356007.a27_179.
Xia X., Zhu F., Li J., Yang H., Wei L., Li Q., Jiang J., Zhang G., Zhao Q. A review study on sulfate-radical-based advanced oxidation processes for domestic/industrial wastewater treatment: degradation, efficiency, and mechanism. Front. Chem. 2020. V. 8. P. 592056. DOI: 10.3389/fchem.2020.592056.
Xu M., Wu C., Zhou Y. Advancements in the Fenton process for wastewater treatment. Adv. Oxid. Process. 2020. V. 61. P. 61-77. DOI: 10.5772/intechopen.90256.
