Диссертация (1173071), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Установлено, что в электроокислительной системе, состоящей изалмазного анода, легированного бромом, и углеродсодержащего катода,эффективность деструкции указанных выше соединений составила более 90 %.При этом отмечено, что при низких токах окисление более активно идет на аноде(процесс анодного окисления), а при высоких токах реакция смещаетсянепосредственно в раствор за счет электрогенерируемого пероксида водорода(процесс электро-Фентон).В работе [97] исследовался процесс анодного окисления тетрациклина вреакторе с алмазным анодом, легированным бромом, в циркуляционном режиме.Было установлено, что при начальной концентрации тетрациклина в раствореравной 150 мг/л и времени обработки 4 часа, эффективность деструкциидостигала 99% (эффективность деструкции определялась по снижению ХПКраствора).Вработе[98]показанаэффективностьанодногоокислениявэлектрической системе на основе Pb/PbO2 анода в отношении тетрациклина.Математическоемоделирование,проведенноепорезультатамопытов,23позволило определить оптимальные условия ведения процесса для начальнойконцентрации антибиотика в растворе 100 мг/л: температура – 26 0С, плотностьтока 25 мА/см2, скорость вращения мешалки – 720 об/мин.
При этих условияхснижение содержания общего органического углерода составило 86,7 %.Фотокаталитическое окислениеВо многих исследованиях показана возможность окисления сложныхорганических поллютантов, к которым относятся и фармацевтические средства,с помощью фотокаталитических процессов [99].Фотокаталитические процессы представляют собой последовательностьхимических взаимодействий, состоящих из образования дырок валентной зонына поверхности катализатора под воздействием излучения видимой илиультрафиолетовой части спектра и последующего прямого или косвенноговзаимодействия данных электронных дырок и органических поллютантов.Прямое взаимодействие подразумевает прямое окисление органическихсубстратов через дырки валентной зоны.Косвенный механизм подразумевает участие дырок валентной зоны вобразованиигидроксильныхрадикалов,которыевсвоюочередьвзаимодействуют с органическим веществом, окисляя его [100].Большинство работ, посвященных фотокаталитическому окислению,описывают использование диоксида титана и систем на его основе, каккатализаторов процесса фотодеструкции [101-102].
Это объясняется низкойстоимостью, высокой физико-химической стойкостью и значительной фотокаталитической активностью диоксида титана [103]. К настоящему моменту ужепоказано, что на поверхности диоксида титана может быть полностьюминерализовано большинство органических загрязняющих веществ [104].Необходимо также отметить, что преимущества диоксида титана наиболееярким образом проявляются в фотоокислительных системах, основанных на УФоблучении. При использовании солнечной радиации диоксид титана долженбыть промотирован различными элементами, как правило благородными24металлами. Данный факт объясняется относительно большой ширинойзапрещенной зоны кристалла TiO2 (около 3,2 эВ для анатаза) [105].Определенныйобъемисследованийпосвящениспользованиюфотокаталитического окисления для деструкции фармацевтических препаратов.В работах [106-107] показана высокая эффективность фотокаталитических ифотоэлектрокаталитических систем на основе катализаторов, содержащихдиоксид титана (PtNCs/TiО2 в работе [107] и Pd/C-N-S-TiО2 [107]) относительнопроцесса деструкции ацетилсалициловой кислоты.В исследовании P.Calza и др.
[108] рассмотрен процесс деструкциидиклофенака в фотокаталитической системе на основании суспендированногодиоксида титана. В зависимости от начальной концентрации диклофенака идиоксида титана в растворе полная минерализация (содержание общегоорганического углерода = 0) наблюдалась через 1,5 – 2 часа от начала облучения.Приэтомаминогруппы,содержащиесявсоставеАФС,полностьютрансформировались в неорганические ионы NH4+ и NO3- (соотношениеконцентраций данных ионов в обработанном растворе 6:1).Плазмохимическое окислениеК перспективным усовершенствованным окислительным методам можноотнести процесс плазмохимического окисления органических поллютантов.Суть данного процесса заключается в in situ генерации окислительных веществ,таких как гидроксильные радикалы, озон, пероксид водорода, пероксинитриты ит.
д. в водных растворах под действием нетермальной (низкотемпературной)плазмы. Образование ∙OH радикалов в реакционной среде под воздействиемплазмохимической обработки подтверждается оптическими и химическимиметодами [109-110].Основные пути образования ∙OH радикалов при плазмохимическомвоздействии детально описаны в работе Bruggeman и Schram [111].
Генерацияозона в разряде над раствором и его переход в жидкость также подтверждаетсянесколькимиавторами[111,113-114].Экспериментальныеданные,25описывающиеобразованиепероксидаводородавразнообразныхплазмохимических системах, обобщены в работах Locke и Shih [115].Образование пероксинитритов в разряде в среде воздух-вода детальнопредставлено в работах Brissetetal, Brisset and Hnatiuc и Lukesetal [116-118]. Всеэти окислители, образующиеся в процессе плазмохимической обработки водныхрастворов, вносят свой вклад в деградацию органических поллютантов.Изучать удаление фармацевтических продуктов из водных растворов спомощью электрических разрядов начали сравнительно недавно [119-121].
Вбольшинстве исследований изучались системы, образующиеся в газовой фазепри контакте с тонким слоем жидкости под воздействием диэлектрическогобарьерного разряда (ДБР) [120-126] и коронного разряда [113, 119, 127-130].Помимо них также рассматривались системы, образующиеся при введениидиспергированной жидкости в зону плазмы [131].В работах [113, 119, 129, 132-133] исследовано воздействие нетермальнойплазмынадеградациюнаиболеераспространенныхфармацевтическихсоединений, найденных в поверхностных источниках и сточных водах.Эффективность удаления фармацевтических соединений составляла от 90 до100%, и только для нескольких соединений было обнаружено возникновениетоксичных промежуточных соединений.Совместное действие УФ-излучения и пероксида водородаСамапосебеУФ-обработкасточныхводнеявляетсяусовершенствованным окислительным процессом и демонстрирует низкуюэффективностьсоединенийповотношениисравнениюдеградацииспроцессами,растворенныхвкоторыхорганическихгенерируютсягидроксильные радикалы.
Однако комбинация УФ-излучения с одним илинесколькими окислительными агентами (пероксид водорода, озон и т.д.) иликатализаторами (Fe2+, TiO2) существенно увеличивает общую эффективностьпроцесса окислительной деструкции [134-140]. Наблюдаемый синергетическийэффект объясняется влиянием на скорость процесса промежуточных продуктов26и других веществ, находящихся в сточной воде [141].Особенно в этом отношении интересны процессы очистки, основанные насовместном действии УФ-излучения и пероксида водорода (фотолиз вприсутствии пероксида водорода).
Во многих литературных источникахпредставлены результаты, доказывающие эффективность данной окислительнойсистемыприменительнокдеструкцииустойчивыхфармацевтическихсубстанций [142-145].Большинство исследователей сходится во мнении, что эффективные дозыпероксида водорода для проведения процесса находятся в диапазоне от 2 до 10мг/л. Дозы УФ-облучения - от 300 до 600 мДж/см2 [146-147].Меньшие количества УФ и пероксида водорода требуются для разложенияфармацевтических продуктов и удаления запахов, большие – для разложенияпестицидов [148-150].В работе B.A. Wols и др.
[151] были проведены исследования поокислительной деструкции 40 фармацевтических препаратов в системе УФ/Н2О2.В исследовательской работе, была использована УФ установка, оборудованнаялампой низкого давления (ЛНД) с монохромным поглощением (254 нм) илилампой среднего давления (ЛСД) с полихромным поглощением (200-300 нм).Деструкция лекарственных средств только под воздействием УФ излучения отЛНД была незначительной, для ЛСД повышалась на 30-45%. В работе указано,что при использовании ЛСД затраты на электроэнергию увеличивались вдвое,но и эффективность удаления по сравнению с использованием ЛНД, такжеувеличивалась почти вдвое. В системе УФ-излучение плюс пероксид водорода(концентрация пероксида в обрабатываемом растворе составляла 5-20 мг/л)эффективность деструкции большинства лекарственных средств была больше90%, как для ЛНД, так и для ЛСД.Также было отмечено, что скоростьокислительной деструкции сильно зависит от строения окисляемого вещества.Например, для кетопрофена, преднизолона, пиндолола скорость деструкциибыла значительно ниже, чем для метформина, циклофосфамида, и фосфамида.В работе [152] изучено окисление 6 фармацевтических препаратов27(мепробамат, карбамазепин, дилантин, атенолол, примидон, триметоприм) подвоздействием УФ-излучения.
Эффективность окисления не превышала 10%. Вприсутствии Н2О2 эффективность окисления возрастала до 65-75%, а приувеличении дозы Н2О2 до 20 мг/л и дозы облучения до 700 мДж/см2 онапревысила 90%. Также in situ анализ процесса методом молекулярноабсорбционной спектроскопии в УФ-области (254 нм) подтвердил, что основнойвклад в окисление органических веществ внесли образующиеся ∙ОН радикалы.Несмотрянабольшоеколичествоисследований,посвященныхиспользованию системы УФ – пероксид водорода для окислительной деструкциифармацевтических веществ, практически все они описывают обработку водныхрастворов с низкими концентрациями поллютантов (мкг/л – мг/л).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
