Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
Низкомолекулярные карбоновые и оксикарбоновые кислоты эффективно окисляются пероксидом водорода под действием УФ-излучения (рН 1—7). При этом достигается снижение ХПК стока с 3200 до 60 мг/л.
Среди наиболее распространенных компонентов промышленных сточных вод находятся различные фенолы. Они присутствуют в стоках процессов коксования угля, нефтеочистки, металлургии, фотопромышленности, различных химических производств и др. Реакции окисления фенолов пероксидом водорода протекают эффективно в широком диапазоне температур и концентраций. В качестве продуктов окисления фенола первоначально образуются гидрохиноны и катехины, которые затем окисляются до соответствующих хинонов и далее до дикар-боновых кислот, в конечном итоге до С02. В качестве катализаторов при рН 3—4 используют соли железа (II), а также порошкообразные или гранулированные железо и медь либо марганцевый катализатор, получаемый нанесением на силикагель соединений марганца.
Окисление хлорфенолов и диметилфенолов пероксидом водорода протекает в присутствии катализаторов — солей железа (II) или железа (III) — более эффективно, чем окисление простых фенолов.
Глубокое окисление фенолов при концентрациях < 100 мг/л достигается применением Н2О2 совместно с УФ-излучением.
Гидрохинон является компонентом отработанных фотографических растворов, сточных вод производств резины и различных органических продуктов. В присутствии соединений железа при рН 4—6 он окислялся за несколько минут до смеси двухосновных кислот (малеи-новая и др.), которые затем окисляются до С02.
Реактив Фентона, а также совместное действие Н202 и УФ-излучения эффективно разрушают ПАВ, присутствующие в различных видах промышленных сточных вод. В качестве катализаторов наряду с солями железа используются соли меди (И).
При очистке сточных вод производства гидразингидрата используют пероксид водорода с ионами меди в качестве катализатора:
1*2Н4 • Н20 + 2Н202 » N2 + 5Н20 (38)
Серьезные затруднения вызывает очистка сточных вод от красите-12-235 369 лей. Большинство красителей, применяемых в текстильной промышленности, может практически в неизменном виде проходить через установки биохимического окисления. При использовании Н2О2 для разрушения красителей (включая дисперсные) в качестве катализатора используются реактив Фентона или соли меди.
Применение Н202 совместно с ионами железа (II, III) позволяет при рН 3—5 окислять 30—65% органических примесей бытовых сточных вод до С02. При обработке сточных вод пероксидом водорода в присутствии солей меди и железа значительно снижается ХПК воды. При окислении пероксидом водорода органических компонентов сточных вод в качестве катализатора используется также продукт спекания солей Со (III) с активированным древесным углем.
В промышленности Н202 получают различными методами, главным образом при окислении кислородом изопропилового спирта с последующим каталитическим гидрированием образующегося ацетона. Разработан способ производства Н202, основанный на каталитическом окислении алкилантрахинонов с последующим гидрированием хинонов на РЦ Р&-, алюмосиликатных катализаторах. Известен также метод электрохимического синтеза Н2О2 на основе процесса катодного восстановления кислорода. Затраты на получение 1 кг Н202 (100%) составляют сейчас 10 кВт'Ч электроэнергии. В новых разработках затраты снижены до 4,5 кВт'Ч, что намного ниже, чем затраты на производство Оз, хотя и несколько выше, чем на производство С12 (см. выше). В то же время, учитывая разность молекулярных масс Н202 и С12 в расчете на окислительный эквивалент, стоимость Н202 приближается к стоимости активного хлора.
Эффективность окислительного действия пероксида водорода связана с тем, что молекулу Н202 можно рассматривать как димер ОН~ радикала, который сравнительно легко распадается на радикалы ОН. Реализация условий для наиболее эффективного разложения Н202 на ОН-радикалы и создает предпосылки для глубокой деструкции практически любых органических соединений.
Городские сточные воды несут в себе множество легкоокисляемых веществ, в том числе и веществ, обладающих восстановительными свойствами, а также ионы металлов переменной валентности — потенциальные катализаторы процессов окисления.
При наличии в стоке веществ-восстановителей наряду с окислением Ъ?е (II) кислородом воздуха (акваион железа (II) окисляется кислородом крайне медленно, процесс резко ускоряется при образовании хелатных комплексов с полидентатными кислородсодержащими лиган-дами типа ЭДТА, лимонной и винной кислот) будет происходить восстановление Ре (III). В этом случае реализуется циклический механизм 370 окисления легкоокисляемых веществ сточных вод с попеременным окислением — восстановлением ионов железа.
При добавке в такой аэрированный сток пероксида водорода он будет распадаться на радикалы, инициируя цепные радикальные процессы сопряженного окисления легко- и трудноокисляемых органических веществ с вовлечением растворенного кислорода. Разложение Н2О2 в сточной воде сопровождается уменьшением ХПК. В пересчете на мг 02/л в коммунально-бытовых сточных водах величина ХПК изменяется примерно в 10 раз больше, чем распадается Н2О2. Таким образом, относительно небольшие добавки Н202 могут использоваться как инициаторы радикальных процессов очистки сточных вод.
