Вивчення фотокаталітичного окиснення гідроксибензолу у водному середовищі на фотокаталізаторах SnO2, ZnO, TiO2

Автор(и)

  • Dmytro Deineka Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-5233-6898
  • Oleksandr Kobziev Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0003-2048-5685
  • Svitlana Avina Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-5037-8576
  • Svitlana Grin Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0003-1764-4315
  • Viktoriya Deyneka Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023, Україна https://orcid.org/0000-0002-5781-7092
  • Dmytro Taraduda Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023, Україна https://orcid.org/0000-0001-9167-0058
  • Vitaliy Sobina Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023, Україна https://orcid.org/0000-0001-6908-8037

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.145198

Ключові слова:

очищення стічних вод, гідроксибензол, фотокаталітична активність, оксид титану, анатаз, рутил

Анотація

Наведено результати дослідження фотокаталітичної активності оксидів SnO2, ZnO, TiO2 в процесі окиснення гідроксибензолу у водному середовищі, окремо розглянуто властивості алотропних модифікацій оксиду титану (IV): анатазу та рутилу. Обґрунтовано взаємозв’язок зменшення значення ширини забороненої зони та збільшення фотокаталітичної активності розглянутих оксидів. Встановлено вплив організації перемішування на зростання ступеня деградації гідроксибензолу у водному середовищі, яке становить в середньому 10–15 %. Досліджено вплив співвідношення вмісту анатазу до рутилу у фотокаталізаторі на ефективність деградації гідроксибензолу. Показано, що отримані при цьому результати досліджень узгоджуються з літературними даними, але відкриваються додаткові можливості збільшення ступеня окиснення гідроксибензолу прі сумісном використанні анатазу та рутилу. Встановлено, що найбільший ступінь окиснення з перемішуванням та без нього при часі опромінювання 60 хвилин досягається при співвідношенні кількості анатазу до рутилу 75/25 % мас. та складає 23 % і 37 %, відповідно. Використання такого складу дозволяє збільшити ступінь окиснення гідроксибензолу у водному середовищі на 11–18 %, що в 1,5–1,9 разів більше порівняно з чистим рутилом та анатазом. Показано, що при використанні фотокаталізатора із суміші анатазу та рутилу характер впливу перемішування на ступінь окиснення гідроксибензолу має іншу закономірність, ніж при використанні чистого анатазу або рутилу. Одержані результати дозволили зробити висновок, що для скорочення часу досягнення максимальних показників процесу деградації гідроксибензолу необхідно збільшувати відношення поверхні опромінювання до висоти самого апарату та збільшувати число Re процесу перемішування. На основі отриманих експериментальних даних встановлено оптимальний склад фотокаталізатору, який дозволяє досягти максимальний ступінь вилучення гідроксибензолу із розчину

Біографії авторів

Dmytro Deineka, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімічної технології неорганічних речовин, каталізу та екології

Oleksandr Kobziev, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімічної технології неорганічних речовин, каталізу та екології

Svitlana Avina, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук

Кафедра хімічної технології неорганічних речовин, каталізу та екології

Svitlana Grin, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімічної техніки і промислової екології

Viktoriya Deyneka, Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра спеціальної хімії та хімічної технології

Dmytro Taraduda, Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023

Кандидат технічних наук

Кафедра організації та технічного забезпечення аварійно-рятувальних робіт

Vitaliy Sobina, Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023

Кандидат технічних наук, завідувач кафедри

Кафедра організації та технічного забезпечення аварійно-рятувальних робіт

Посилання

  1. Guhman, G. A. (2018). Kachestvo okruzhayushchey sredy pri sovremennyh urovnyah nagruzki na nee. Energiya: ekonomika, tekhnika, ekologiya, 6, 44–50.
  2. Osypenko, V. P., Vasylchuk, T. O. (2010). Mihratsya i rozpodil orhanichnykh rechovyn mizh abiotychnymy komponentamy poverkhnevykh vodoim za aerobnykh i anaerobnykh umov seredovyshcha. Naukovi pratsi Ukrainskoho naukovo-doslidnoho hidrometeorolohichnoho instytutu, 259, 188–198.
  3. Ermakov, V. V. (2015). Geohimicheskaya ekologiya i biogeohimicheskie kriterii ocenki ekologicheskogo sostoyaniya taksonov biosfery. Geohimiya, 3, 203–221.
  4. Kirieieva, I. Yu. (2015). The monitoring features of aquatic biodiversity. Science Almanac, 5, 158–165. doi: https://doi.org/10.17117/na.2015.05.158
  5. Alekseenko, K. V., Batalova, V. N. (2015). The study of phenol electrooxidation in alkaline solution on glassy carbon electrode. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta, 400, 309–314. doi: https://doi.org/10.17223/15617793/400/50
  6. Mokbel', S. M., Kolosov, E. N., Mihalenko, I. I. (2016). Okislenie fenola i hlorfenolov na platinirovannyh titanovyh anodah v kisloy srede. Zhurnal fizicheskoy himii, 90 (16), 960–963. doi: https://doi.org/10.7868/s0044453716060212
  7. Harlamova, T. A., Aliev, Z. M. (2016). Primenenie elektroliza pod davleniem dlya destruktivnogo okisleniya fenola i azokrasiteley. Elektrohimiya, 52 (3), 291–300. doi: https://doi.org/10.7868/s0424857016030063
  8. Maallah, R., Chtaini, A. (2018). Bacterial Electrode for the Oxidation and Detection of Phenol. Pharmaceutica Analytica Acta, 09 (03). doi: https://doi.org/10.4172/2153-2435.1000580
  9. Ratanapongleka, K., Onsarn, A. (2018). Immobilization of Peroxidase from Cauliflower Stem on Ultrafiltration Membrane for Phenol Removal. Applied Mechanics and Materials, 879, 137–143. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.879.137
  10. Wu, Y., Fu, X., Tian, G., Xuehong, G., Liu Z. (2018). Pervaporation of phenol wastewater with PEBA-PU blend membrane. Desalination and water treatment, 102, 101–109. doi: https://doi.org/10.5004/dwt.2018.21861
  11. Ben Moshe, S., Rytwo, G. (2018). Thiamine-based organoclay for phenol removal from water. Applied Clay Science, 155, 50–56. doi: https://doi.org/10.1016/j.clay.2018.01.003
  12. Hu, L., Zhang, J., Li, N., Zhang, S., Chen, F., Ji, B. et. al. (2018). Adsorption of phenol from aqueous solutions using interlayer modified titanate nanotubes. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 93 (8), 2208–2215. doi: https://doi.org/10.1002/jctb.5562
  13. Bai, X., Yang, L., Hagfeldt, A., Johansson, E. M. J., Jin, P. (2019). D35-TiO2 nano-crystalline film as a high performance visible-light photocatalyst towards the degradation of bis-phenol A. Chemical Engineering Journal, 355, 999–1010. doi: https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.08.061
  14. Lebedeva, I. I., Sizeneva, I. P., Kisel'kov, D. M. (2015). Razrabotka vysokoaktivnogo fotokatalizatora na osnove mezoporistogodioksida titana, dopirovannogo oksidom alyuminiya. Vestnik Permskogo nauchnogo centra, 49–53.
  15. Andrade, M. A., Carmona, R. J., Mestre, A. S., Matos, J., Carvalho, A. P., Ania, C. O. (2014). Visible light driven photooxidation of phenol on TiO2/Cu-loaded carbon catalysts. Carbon, 76, 183–192. doi: https://doi.org/10.1016/j.carbon.2014.04.066
  16. Akhlaghian, F., Najafi, A. (2018). CuO/WO3/TiO2 photocatalyst for degradation of phenol wastewater. Scientia Iranica. doi: https://doi.org/10.24200/sci.2018.20611
  17. Li, H., Ji, J., Cheng, C., Liang, K. (2018). Preparation of phenol-formaldehyde resin-coupled TiO 2 and study of photocatalytic activity during phenol degradation under sunlight. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 122, 25–30. doi: https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2018.06.012
  18. Skvorcova, L., Chuhlomina, L., Gormakova, N., Kozubec, M. (2013). Ocenka vozmozhnosti ochistki vody ot fenol'nyh soedineniy v usloviyah kataliticheskogo ozonirovaniya i UF izlucheniya s primeneniem kompoziciy B-N-Fe i Si-N-Fe. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta, 370, 190–193.
  19. Hella, K., Bahari, K., Sadi, F. (2014). Kataliticheskie svoystva mezoporistoy sistemy Fe-HMS v okislenii fenola. Kinetika i kataliz, 55 (4), 490–497. doi: https://doi.org/10.7868/s0453881114040091
  20. Hryukin, M. B. (2017). Princip vybora osnovnyh razmerov peremeshivayushchih apparatov. Academy, 5, 46–49.
  21. Chudakov, G. M., Ivanov, M. G. (2015). Razrabotka fil'truyushchih centrifug. Nauchnye trudy KubGTU, 5.
  22. Zolotov, Yu. A. (2016). K voprosu o metodologii sozdaniya metodov kolichestvennogo himicheskogo analiza. Zhurnal analiticheskoy himii, 71 (10), 1061–1062. doi: https://doi.org/10.7868/s0044450216100145
  23. Blinova, N. N., Aubakirova, R. A., Troeglazova, A. V. (2015). Metod bromatometricheskogo titrovaniya dlya analiza atmosfernogo vozduha na soderzhanie fenola. Aktual'nye problemy gumanitarnyh i estestvennyh nauk, 7, 20–28.
  24. Cherkasova, C. O., Shapovalov, V. V., Dmitrenko, I. P., Budnik, A. P. (2017). Vliyanie fazovogo sostava dioksida titana na fotokataliticheskuyu degradaciyu organicheskih krasiteley. Inzhenerniy vestnik Dona, 2.
  25. Jacoby, W. A., Maness, P. C., Wolfrum, E. J., Blake, D. M., Fennell, J. A. (1998). Mineralization of Bacterial Cell Mass on a Photocatalytic Surface in Air. Environmental Science Technology, 32 (17), 2650–2653. doi: https://doi.org/10.1021/es980036f
  26. Zhao, W., Chen, C., Li, X., Zhao, J., Hidaka, H., Serpone, N. (2002). Photodegradation of Sulforhodamine-B Dye in Platinized Titania Dispersions under Visible Light Irradiation: Influence of Platinum as a Functional Co-catalyst. The Journal of Physical Chemistry B, 106 (19), 5022–5028. doi: https://doi.org/10.1021/jp020205p
  27. Mahapatra, S., Nayak, S. K., Madras, G., Guru Row, T. N. (2008). Microwave Synthesis and Photocatalytic Activity of Nano Lanthanide (Ce, Pr, and Nd) Orthovanadates. Industrial & Engineering Chemistry Research, 47 (17), 6509–6516. doi: https://doi.org/10.1021/ie8003094

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-10-22

Як цитувати

Deineka, D., Kobziev, O., Avina, S., Grin, S., Deyneka, V., Taraduda, D., & Sobina, V. (2018). Вивчення фотокаталітичного окиснення гідроксибензолу у водному середовищі на фотокаталізаторах SnO2, ZnO, TiO2. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(6 (95), 59–67. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.145198

Номер

Том 5 № 6 (95) (2018): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Dmytro Deineka, Oleksandr Kobziev, Svitlana Avina, Svitlana Grin, Viktoriya Deyneka, Dmytro Taraduda, Vitaliy Sobina

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.