Additional research into arsenic (III) effective catalytic oxidation in an aqueous solution on a new calcium doped active manganese dioxide in a flow column

Denis Abower

doi:10.15587/2706-5448.2024.310420

Автор(и)

Denis Abower https://orcid.org/0009-0002-4546-0572

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2024.310420

Ключові слова:

ґрунтові води, очищення води від миш'яку, окислення миш'яку (III), каталізатори окислення миш'яку (III), сорбція миш'яку

Анотація

У багатьох місцях Землі ґрунтові води містять сполуки миш'яку. Для ефективного очищення води, що містить миш'як, з'єднання миш'яку (III) необхідно окислювати. Об'єктом цього дослідження є окислення сполук миш'яку (III) у водному розчині в режимі проточної колони.

Промислова технологія окислення миш'яку, що застосовується сьогодні в більшості випадків, агресивними окислювачами, такими як хлор або озон, має ряд серйозних недоліків. До найбільш проблематичних з них відносяться вкрай високі ризики для здоров'я людей та навколишнього середовища, собівартість та загальна трудомісткість процесу. Каталітичне окислення сполук миш'яку (III) киснем повітря є вільною від перерахованих вище недоліків альтернативою. Раніше автором було вивчено процес ефективного каталітичного окислення миш'яку (III) на синтезованому ним новому активному діоксиді марганцю (НАДМ).

Надалі, однак, з'ясувалося, що НАДМ має суттєвий недолік – при тривалих зупинках проточної колони його каталітична активність різко падає. У ході цієї роботи запропоновано як теоретичне обґрунтування, так і вирішення цієї проблеми. Було синтезовано новий легований кальцієм активний діоксид марганцю НАДМ-Са0.5. Показано, що НАДМ-Са0.5 має високу каталітичну активність по відношенню до миш'яку (III). Також експериментально підтверджено відсутність впливу тривалих зупинок у роботі проточної колони на його каталітичну активність. За результатами дослідження також обговорюються деякі теоретичні аспекти механізму каталітичного окиснення миш'яку (III) киснем активного діоксиду марганцю у водному розчині.

Для успішного промислового впровадження технології каталітичного окиснення сполук миш'яку (III) на НАДМ-Са0.5 необхідно проведення дослідних робіт на пілотних установках у польових умовах. Для розробки детального теоретичного обґрунтування механізму каталітичного окиснення миш'яку у водних розчинах необхідні подальші лабораторні дослідження.

Результати даної роботи становлять інтерес як для промислових компаній, що спеціалізуються на очищенні води від сполук миш'яку, так і для вчених та дослідників, які вивчають каталітичне окислення миш'яку (III), а також гетерогенне каталітичне окислення киснем в цілому.

Біографія автора

Denis Abower

Independent Researcher

Посилання

Shaji, E., Santosh, M., Sarath, K. V., Prakash, P., Deepchand, V., Divya, B. V. (2021). Arsenic contamination of groundwater: A global synopsis with focus on the Indian Peninsula. Geoscience Frontiers, 12 (3), 101079. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2020.08.015
Rajakovic, L., Rajakovic-Ognjanovic, V. (2018). Arsenic in Water: Determination and Removal. Arsenic – Analytical and Toxicological Studies. https://doi.org/10.5772/intechopen.75531
Hering, J. G., Katsoyiannis, I. A., Theoduloz, G. A., Berg, M., Hug, S. J. (2017). Arsenic Removal from Drinking Water: Experiences with Technologies and Constraints in Practice. Journal of Environmental Engineering, 143 (5). https://doi.org/10.1061/(asce)ee.1943-7870.0001225
Ghurye, G., Clifford, D. (2004). As(III) oxidation using chemical and solid‐phase oxidants. Journal AWWA, 96 (1), 84–96. https://doi.org/10.1002/j.1551-8833.2004.tb10536.x
Zhang, W., Singh, P., Issa, T. B. (2011). Arsenic(III) Remediation from Contaminated Water by Oxidation and Fe/Al Co-Precipitation. Journal of Water Resource and Protection, 3 (9), 655–660. https://doi.org/10.4236/jwarp.2011.39075
Ghurye, G., Clifford, D. (2001). Laboratory study on the oxidation of Arsenic III to Arsenic. University of Houston.
Pokhrel, R., Goetz, M. K., Shaner, S. E., Wu, X., Stahl, S. S. (2015). The «Best Catalyst» for Water Oxidation Depends on the Oxidation Method Employed: A Case Study of Manganese Oxides. Journal of the American Chemical Society, 137 (26), 8384–8387. https://doi.org/10.1021/jacs.5b05093
Abower, D. (2024). Research into arsenic (III) effective catalytic oxidation in an aqueous solution on a new active manganese dioxide in a flow column. Technology Audit and Production Reserves, 1 (3 (75)), 15–23. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2024.298969
Kariakin, Iu. V. (1947). Chistye khimicheskie reaktivy. GNTIKhL, 574.
Murray, J. W. (1974). The surface chemistry of hydrous manganese dioxide. Journal of Colloid and Interface Science, 46 (3), 357–371. https://doi.org/10.1016/0021-9797(74)90045-9
Feistel, U., Otter, P., Kunz, S., Grischek, T., Feller, J. (2016). Field tests of a small pilot plant for the removal of arsenic in groundwater using coagulation and filtering. Journal of Water Process Engineering, 14, 77–85. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2016.10.006
Johnston, R., Heijnen, H. Safe Water Technology for Arsenic Removal Environmental Health Advisor. Bangladesh. Johnston and Heijnen: Safe Water Technology for Arsenic Removal
Oscarson, D. W., Huang, P. M., Defosse, C., Herbillon, A. (1981). Oxidative power of Mn(IV) and Fe(III) oxides with respect to As(III) in terrestrial and aquatic environments. Nature, 291 (5810), 50–51. https://doi.org/10.1038/291050a0
Tran, L. (2017). Arsenic removal using manganese oxide for arsenic oxidation process. Case study – Skovby waterworks. Denmark Bachelor’s thesis Environmental Engineering.