В.Н. Таштеков (учебный мастер), В.В. Чапуркин (д.х.н

В.Н. Таштеков (учебный мастер), В.В. Чапуркин (д.х.н., профессор)
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И
ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА КАК ПЕРСПЕКТИВНОГО СПОСОБА
ОЧИСТКИ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
г. Волгоград, Волгоградский Государственный Технический Университет
Задача обеспечения населения доброкачественной питьевой водой
является сложной комплексной проблемой. Поэтому питьевая вода всегда
была и будет предметом внимания со стороны общества, включая каждого
жителя.
По данным Всемирной организации здравоохранения, более 80%
заболеваний людей обусловлено качеством питьевой воды. С каждым годом
ситуация все более обостряется. В воде природных источников и питьевой
воды обнаружены и идентифицированы сотни органических соединений.
Именно
они
представляют
большую
опасность.
Количественное
определение всех примесей, присутствующих в воде, - задача практически
неразрешимая, не рациональная, поэтому более перспективен поиск общих
интегральных показателей чистоты воды.
Достаточно надёжные методы их определения пока не описаны.
Поэтому целью работы является разработка общего интегрального метода
их обнаружения и разработка метода очистки воды от органических
веществ. Для этой цели известно использование как наиболее эффективного
метода окисление с использованием ультрафиолетового излучения и
пероксида водорода. Лучший результат дает их совместное действие.
Однако литературные сведения имеют ограниченный характер и не дают
ответы на многие вопросы, возникающие при удалении органических
веществ.
Для
решения
поставленной
цели
был
разработан
новый
колориметрический экспресс – метод, основанный на чувствительной
реакции с хингидроном [1, 2].
При выявлении зависимости между предложенным и общепринятым
интегральными показателями чистоты воды ХПК и БПК было установлено
отсутствие прямой зависимости. Это связано с тем, что при применении
этих способов определяются все вещества способные окисляться, а
предложенный
органические
метод
дает
вещества,
возможность
являющиеся
определять
одними
из
избирательно
наиболее
трудно
определяемых загрязнителей питьевой воды.
Таблица 1. Взаимосвязь показателя содержания органических веществ
(СОВ) образцов вод с ХПК и БПК
Проба воды
Сточные воды
Пойма
Скважина
Родник
Архыз
Водопроводная
Горная Поляна
Аква Минерале
Эталон (дист.)
СОВ
1,5
0,85
0,74
0,57
0,55
0,53
0,48
0,08
0,03
ХПК
506
4,868
25,5792
17,2432
0,976
12,724
22,6712
4,688
БПК
400
5,6
2,45
0,5
0,5
2,33
2,14
1,2
При рассмотрении зависимости показателя СОВ от концентрации
примесей на примере модельных растворов: глутаминовая кислота, пара –
аминофенол и анилин. Во всех примерах наблюдалось увеличение
показателя СОВ при повышении концентрации. Самое заметное в случае с
глутаминовой кислотой.
Для достижения цели изучено воздействие пероксида водорода на
модельные растворы в отсутствие других факторов, т.к. в литературных
данных
не
было
указано
воздействие
пероксида
водорода
без
ультрафиолетового облучения.
Модельные растворы определенных концентраций органических
веществ подвергались воздействию разных концентраций пероксида
водорода за различные промежутки времени.
Таблица 2. Зависимость показателя СОВ от концентрации модельных
растворов.
Глутаминовая кислота
Конц.,
СОВ
мг/л
0,1
0,15
1
0,23
Пара- аминофенол
Конц.,
СОВ
мг/л
0,2
0,2
1
0,2
Анилин
Конц.,
мг/л
0,02
0,05
2
5
0,5
0,3
0,3
СОВ
0,46
0,47
0,55
Таблица 3. Взаимодействие пероксида водорода с модельными
растворами.
Пероксид
водорода,
мг/л
5
5
5
10
10
10
20
20
20
Время,
часы
1
2
24
1
2
24
1
2
24
Глутаминовая
кислота, 1 мг/л
СОВ
0,305
0,307
0,33
0,3
0,32
0,35
0,35
0,38
0,33
Пара– аминофенол,
2 мг/л
СОВ
0,27
0,27
0,29
0,26
0,25
0,28
0,26
0,26
0,28
Анилин,
0,2 мг/л
СОВ
1,5
1
1,3
1,5
1,25
1,35
1,3
1,35
1,3
Проделав серию опытов, пришли к выводу, что действие одного
пероксида водорода без ультрафиолетового облучения оказывает слабое
воздействие
на
органические
примеси.
окрашенные комплексы, но не разрушаются.
Они
окисляются,
образуя
Таблица 4. Зависимость показателя СОВ от действия УФ – излучения
на модельные растворы за различные промежутки времени.
Время, мин
Пара– аминофенол, Глутаминовая
2 мг/л
кислота, 1 мг/л
0,38
0,27
0,31
0,19
0,23
0,15
4
15
30
Анилин, 0,2 мг/л
1,4
0,87
0,61
Как показали результаты испытаний, использование только пероксида
водорода не позволяет интенсифицировать процесс очистки воды, поэтому
проводили совместное действие УФ – излучения и пероксида водорода.
Таблица 5. Зависимость показателя СОВ от совместного действия УФ
– излучения и пероксида водорода на модельные растворы за различные
промежутки времени.
Время,
мин.
4
15
30
Пара
– Глутаминовая кислота, 1 Анилин, 0,2 мг/л
аминофенол, 2 мг/л
мг/л
Пероксид
Пероксид
Пероксид
Пероксид
Пероксид
Пероксид
водорода, 2 водорода,
водорода, 2 водорода,
водорода, 2 водорода, 10
мл/л
10 мл/л
мл/л
10 мл/л
мл/л
мл/л
0,428
0,348
0,23
0,21
1,3
1,2
0,29
0,22
0,15
0,14
0,8
0,65
0,13
0,11
0,1
0,08
0,5
0,28
Выводы:
Интегральные показатели ХПК и БПК не позволяют характеризовать
качество воды.
Использование
только
пероксида
водорода
не
позволяет
интенсифицировать процесс очистки воды;
Предложенный метод очистки воды от органических загрязнителей с
использованием пероксида водорода и ультрафиолетового излучения
позволяют интенсифицировать процесс очистки воды.
Список литературы
1.
Храмов В.А., Чапуркин В.В., Таштеков В.Н. Экспресс – метод
анализа общего загрязнения природных вод с использованием хингидрона.
// Экология и промышленность России. – 2007. - № 12. – С. 31.
2.
Пат. 2327986 Россия, МПК / Храмов В.А., Горлов И.Ф.,
Таштеков В.Н.. – Опубл. 27.06.2008, Бюл. № 18.