ЭФФЕКТИВНОЕ ОБЕСЦВЕЧИВАНИЕ КРАСИТЕЛЯ REACTIVE RED 261 С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРЕДОВОЙ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ПЕРОКСИМОНОКАРБОНАТА
Аннотация
В данном исследовании изучался процесс обесцвечивания красителя Reactive Red 261 (RR261) с использованием передовой окислительной системы, основанной на пероксимонокарбонате (PMC), который образовывался in situ в результате взаимодействия ионов гидрокарбоната (HCO3⁻) с перекисью водорода (H2O2). Данный метод представляет собой перспективную технологию для удаления органических загрязнителей из водных растворов благодаря высокой эффективности и образованию активных форм кислорода (ROS) в процессе реакции. Экспериментальные данные показали, что при начальной концентрации RR261 5,95·10-2 мМ наибольшая эффективность обесцвечивания (>90%) достигалась в течение 30 мин при оптимальных условиях: концентрация HCO3⁻ составляла 10 мМ, H2O2 – 25 мМ, а содержание катализатора (Co2+) было 1,69·10⁻3 мМ. Для выявления механизма окисления были проведены исследования с использованием селективных ловушек, таких как N,N-диметиланилин (DMA), трет-бутанол, азид натрия и аскорбиновая кислота, позволяющие определить вклад различных активных форм кислорода. Результаты показали, что карбонат-радикалы (CO3•‒) являются основными окислительными агентами, ответственными за 90% разложения RR261, тогда как вклад гидроксильных радикалов (•OH) и других ROS составил 6% и 4% соответственно. Дополнительно были проведены кинетические исследования, в которых использовались флуоресцентные методы для изучения взаимодействия CO3•‒ и •OH с DMA и терефталевой кислотой. В результате были определены стационарные концентрации CO3•‒ (4,94·10⁻13 М) и •OH (1,14·10⁻15 М), которые хорошо коррелировали с их вкладом в разложение RR261.
Для цитирования:
Ву Тхи Тинь, Ву Нгок Зюй, Нгуен Тхи Бик Вьет Эффективное обесцвечивание красителя Reactive Red 261 с использованием передовой окислительной системы на основе пероксимонокарбоната. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 12. С. 119-128. DOI: 10.6060/ivkkt.20256812.7249.
Литература
Lewis D.M. Developments in the Chemistry of Reactive Dyes and Their Application Processes. Color. Technol. 2014. V. 130 (6). P. 382–412. DOI: 10.1111/COTE.12114.
Zhao T., Li P., Tai C., She J., Yin Y., Qi Y., Zhang G. Efficient Decolorization of Typical Azo Dyes Using Low-Frequency Ultrasound in Presence of Carbonate and Hydrogen Peroxide. J. Hazard. Mater. 2018. V. 346. P. 42–51. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2017.12.009.
Manzoor J., Sharma M. Impact of Textile Dyes on Human Health and Environment. In: Impact of Textile Dyes on Public Health and the Environment. 2020. P. 162–169. DOI: 10.4018/978-1-7998-0311-9.ch008.
Kamani H., Hosseinzehi M., Ghayebzadeh M., Azari A., Ashrafi S.D., Abdipour H. Degradation of Reactive Red 198 Dye from Aqueous Solutions by Combined Technology Advanced Sonofenton with Zero Valent Iron: Characteristics/ Effect of Parameters/Kinetic Studies. Heliyon. 2024. V. 10. N 1. P. e23667. DOI: 10.1016/J.HELIYON.2023.E23667.
Katheresan V., Kansedo J., Lau S.Y. Efficiency of Various Recent Wastewater Dye Removal Methods: A Review. J. Environ. Chem. Eng. 2018. V. 6. N 4. P. 4676–4697. DOI: 10.1016/J.JECE.2018.06.060.
Cao Z., Zhang J., Zhang J., Zhang H. Degradation Pathway and Mechanism of Reactive Brilliant Red X-3B in Electro-Assisted Microbial System under Anaerobic Con-dition. J. Hazard Mater. 2017. V. 329. P. 159–165. DOI: 10.1016/J.JHAZMAT.2017.01.043.
Saratale R.G., Saratale G.D., Chang J.S., Govindwar S.P. Decolorization and Biodegradation of Reactive Dyes and Dye Wastewater by a Developed Bacterial Consortium. Biodegradation. 2010. V. 21. N 6. P. 999–1015. DOI: 10.1007/s10532-010-9360-1.
Jahan R.A., Hassan Md.M., Rana A.A., Karim M.M., Jahan R.A., Hassan Md.M., Rana A.A., Karim M.M. Adsorption of Anionic and Cationic Dyes from Textile Effluents by Activated Carbon Prepared from Sawdust and Fish Scale. Adv. Chem. Engineer. Sci. 2023. V. 13. N 3. P. 189–202. DOI: 10.4236/ACES.2023.133014.
Wang J.L., Xu L.J. Advanced Oxidation Processes for Wastewater Treatment: Formation of Hydroxyl Radical and Application. Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2012. V. 42. N 3. P. 251–325. DOI: 10.1080/10643389.2010.507698.
Hassaan M.A., Nemr A.El. Advanced Oxidation Processes for Textile Wastewater Treatment. Int. J. Photochem. Photobiol. 2017. V. 2 (3). P. 85–93. DOI: 10.11648/J.IJPP.20170203.13.
Bilińska L., Blus K., Bilińska M., Gmurek M. Industrial Textile Wastewater Ozone Treatment: Catalyst Selection. Catalysts. 2020. V. 10. N 6. P. 611. DOI: 10.3390/CATAL10060611.
Bokare A.D., Choi W. Review of Iron-Free Fentonlike Systems for Activating H2O2 in Advanced Oxidation Pro-cesses. J. Hazard. Mater. 2014. V. 275. P. 121–135. DOI: 10.1016/J.JHAZMAT.2014.04.054.
Zhang J., Chen S., Zhang Y., Quan X., Zhao H., Zhang Y. Reduction of Acute Toxicity and Genotoxicity of Dye Effluent Using Fenton-Coagulation Process. J. Hazard. Mater. 2014. V. 274. P. 198–204. DOI: 10.1016/J.JHAZMAT.2014.04.022.
Khan S., Noor T., Iqbal N., Yaqoob L. Photocatalytic Dye Degradation from Textile Wastewater: A Review. ACS Omega. 2024. V. 9. N 20. P. 21751–21767. DOI: 10.1021/acsomega.4c00887.
Rafiq A., Ikram M., Ali S., Niaz F., Khan M., Khan Q., Maqbool M. Photocatalytic Degradation of Dyes Using Semiconductor Photocatalysts to Clean Industrial Water Pollution. J. Ind. Eng. Chem. 2021. V. 97. P. 111–128. DOI: 10.1016/J.JIEC.2021.02.017.
Zuorro A., Lavecchia R. Evaluation of UV/H2O2 Advanced Oxidation Process (AOP) for the Degradation of Diazo Dye Reactive Green 19 in Aqueous Solution. Desalin. Water Treat. 2014. V. 52. N 7–9. P. 1571–1577. DOI: 10.1080/19443994.2013.787553.
Sugha A., Bhatti M.S. Degradation of Methylene Blue Dye by UV/H2O2 Advanced Oxidation Process: Reaction Kinetics, Residual H2O2 and Specific Energy Consumption Evaluation. Desalin. Water Treat. 2022. V. 274. P. 297–307. DOI: 10.5004/DWT.2022.28943.
Eren Z. Ultrasound as a Basic and Auxiliary Process for Dye Remediation: A Review. J. Environ. Manage. 2012. V. 104. P. 127–141. DOI: 10.1016/J.JENVMAN.2012.03.028.
Miao Z., Gu X., Lu S. Dionysiou D.D., Al-Abed S.R., Zang X., Wu X., Qiu Z., Sui Q., Danish M. Mechanism of PCE Oxidation by Percarbonate in a Chelated Fe(II)-Based Catalyzed System. Chem. Eng. J. 2015. V. 275. P. 53–62. DOI: 10.1016/J.CEJ.2015.04.014.
Zhang B.T., Kuang L., Teng Y., Fan M., Ma Y. Application of Percarbonate and Peroxymonocarbonate in Decontamination Technologies. J. Environ. Sci. 2021. V. 105. P. 100–115. DOI: 10.1016/j.jes.2020.12.031.
Pan H., Gao Y., Li N., Zhou Y., Lin Q., Jiang J. Recent Advances in Bicarbonate-Activated Hydrogen Peroxide System for Water Treatment. Chem. Eng. J. 2021. V. 408. P. 127332. DOI: 10.1016/j.cej.2020.127332.
Arshad R., Bokhari T.H., Javed T., Bhatti I.A., Rasheed S., Iqbal M., Nazir A., Naz S., Khan M.I., Khosa M.K.K., Iqbal M., Zia-Ur-Rehman M. Degradation Prod-uct Distribution of Reactive Red-147 Dye Treated by UV/H2O2/TiO2 advanced Oxidation Process. J. Mat. Res. Technol. 2020. V. 9. N 3. P. 3168–3178. DOI: 10.1016/J.JMRT.2020.01.062.
Ben S.K., Gupta S., Harit A.K., Raj K.K., Chandra V. Enhanced Photocatalytic Degradation of Reactive Red 120 Dye under Solar Light Using BiPO4@g-C3N4 Nanocompo-site Photocatalyst. Environ. Sc. Pollut. Res. 2022. V. 29. N 56. P. 84325–84344. DOI: 10.1007/S11356-022-21675-Z.
Nguyen T.B.V., Nguyen-Bich N., Vu N.D., Ho Phuong H., Nguyen Thi H. Degradation of Reactive Blue 19 (RB19) by a Green Process Based on Peroxymonocarbonate Oxidation System. J. Anal. Methods Chem. 2021. V. 2021. P. 6696600. DOI: 10.1155/2021/6696600.
Li Y., Li L., Chen Z.X., Zhang J., Gong L., Wang Y.X., Zhao H.Q., Mu Y. Carbonate-Activated Hydrogen Peroxide Oxidation Process for Azo Dye Decolorization: Process, Kinetics, and Mechanisms. Chemosphere 2018, V. 192. P. 372–378. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2017.10.126.
Nguyen T.H., Pham T.H., Nguyen H.T., Nguyen B.N., Vu N.D., Nguyen T.B.V. Study on catalytic activity of Co(II) in Rhodamine B decolorization by peroxymonocarbonate in aqueous solution. Vietnam J. Chem. 2022. V. 60. P. 96-102. DOI: 10.1002/vjch.202200089.
Nguyen Thi Kim Giang, Phung Thi Lan, Do Hong Hanh, Nguyen Hoang Hao, Vu Thi Thao Regeneration of acti-vated carbon after adsorption of dye using peracetic acid. Part 2: Role of peracetic acid in the oxidation step. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 2. P. 13-20. DOI: 10.6060/ivkkt.20246702.6904.
Nguyen Thi Kim Giang, Phung Thi Lan, Nguyen Hoang Hao, Vu Thi Thao Regeneration of activated carbon after adsorption of dye using peracetic acid. Part 1: Effects of metal ions, pH, regeneration time, and acid concentration. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 10. P. 52-58. DOI: 10.6060/ivkkt.20236610.6900.
Vu T.T., Nguyen T.B.V. Evaluation of the role of reactive oxygen species in PMC-based oxidation systems for RB21 dye degradation. HNUE J. Sci.: Nat. Sci. 2024. V. 69. N 3. P. 96-104. DOI: 10.18173/2354-1059.2024-0039.
Wojnárovits L., Tóth T., Takács E. Rate constants of carbonate radical anion reactions with molecules of envi-ronmental interest in aqueous solution: a review. Sci. Total Environ. 2020. V. 717. P. 137219. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.137219.
Page S.E., Arnold W.A., McNeill K. Terephthalate as a probe for photochemically generated hydroxyl radical. J. Environ. Monit. 2010. V. 12. N 9. P. 1658-65. DOI: 10.1039/C0EM00160K.
