Оптимизация метода электрохимической деструкции фенола в грунтовых и подземных водах

Фенолы являются одними из наиболее токсичных органических соединений, концентрации которых в грунтовых и в подземные водах часто превышают значения ПДК. Источники органического загрязнения могут носить как биогенный, так и техногенный характер. Источниками биогенных фенолов служат растительный и животный мир. Техногенные фенолы в основном образуются при разработке полезных ископаемых, деятельности перерабатывающих предприятий, например, при переработке бурых и каменных углей, торфа, нефти, обогатительных фабрик цветной металлургии и др.; возможно превышение ПДК по фенолам в природных водах при мокрой консервации шахт месторождений, в частности, горючих сланцев. Имеющиеся в настоящее время очистные сооружения не обеспечивают очистку техногенных вод до требуемых нормативов, в том числе и по органическим фенольным загрязнениям, относящимся к трудноокисляемым соединениям, в связи с чем требуется модернизация существующих очистных сооружений и внедрение новых современных технологий. Представлены результаты исследований по деструктивному окислению незамещенного фенола С6Н5ОН, одного из наиболее токсичных органических загрязнителей вод фенольного ряда (ПДКр.х = 0,001 мг/л), в монополярном электролизере. Определены оптимальные значения плотности тока, позволяющие повысить эффективность процесса деструктивного окисления фенола за счет сохранения высоких выходов вещества по току при минимальном расходе электроэнергии. Применение электрохимического приема ступенчатого понижения плотности тока позволяет более чем в ~2,4 раза снизить затраты электроэнергии на деструктивное окисление фенола c потреблением 20−22 электронов. Оценка эффективности процесса выполнена с применением графического метода.

Ключевые слова: шахтные воды, подземные и грунтовые воды, техногенные фенолы, одноатомный фенол, электролиз, деструктивное окисление, анод, плотность тока, степень очистки вод, эффективные электроны, затраты электроэнергии.
Как процитировать:

Харламова Т.А. Оптимизация метода электрохимической деструкции фенола в грунтовых и подземных водах // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 2—1. — С. 220–227. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-21-0-220-227.

Благодарности:
Номер: 2
Год: 2021
Номера страниц: 220-227
ISBN: 0236-1493
UDK: 66.2; 544.6;546.76
DOI: 10.25018/0236-1493-2021-21-0-220-227
Дата поступления: 25.11.2020
Дата получения рецензии: 09.12.2020
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 01.02.2021
Информация об авторах:

Харламова Татьяна Андреевна — доктор технических наук, профессор, Московский государственный областной университет “МГОУ”, е-mail: 9168787573@mail.ru.

Контактное лицо:
Список литературы:

1. Потапов А.А. Экспериментальная оценка возможного загрязнения подземных вод фенолами при затоплении шахт Ленинградского месторождения горючих сланцев // Вестник СПбГУ. Науки о Земле — 2018. — Т. 63. — Вып. 2. — С. 194—208.

2. Колесникова Л.А., Новиков А.С. Анализ существующих методик оценки экологических рисков промышленных предприятий // Уголь. — 2019. — № 4 (1117). — С. 97—100. DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-4-97-100.

3. Kulikova E. Yu. Estimation of factors of aggressive influence and corrosion wear of underground structures. Materials Science Forum. 2018. Vol. 931. Pp. 385—390. ISSN: 1662—9752, doi:10.4028/www.scientific.net / MSF.931.385 Trans Tech Publications, Switzerland.

4. Kulikova E. Yu. Assessment of operating environment of concrete lining of sewage collector tunnels. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 687, 044035, doi:10.1088/1757—899X/687/4/044035, pp. 1—7.

5. Зиновьева О.М., Колесникова Л.А., Меркулова А.М., Смирнова Н.А. Анализ экологических проблем в угледобывающих регионах // Уголь. — 2020. — № 10. — С. 62—67. DOI: 10.18796/0041-5790-2020-10-62-67.

6. Куликова А.А., Сергеева Ю.А., Овчинникова Т.И., Хабарова Е.И. Формирование шахтных вод и анализ способов их очистки // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 7. — С. 135—145. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-7-0-135-145.

7. Пелипенко М.В., Баловцев С.В., Айнбиндер И.И. К вопросу комплексной оценки рисков аварий на рудниках // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 11. — С. 180—192. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-11-0-180-192.

8. Лебедев В.С., Скопинцева О.В. Остаточные газовые компоненты угольных пластов: состав, содержание, потенциальная опасность // Горный журнал. — 2017. — № 4 — С. 84—86. DOI: 10. 17580/gzh.2017.04.17.

9. Do J.-S., Yen W.-C. Paired electrooхidative degradation of Phenol with in situ electrogenerated hydrogen peroхide and hypochlorite // J.of applied electrochemistry. 1996. V. 26. Pp. 673—678.

10. Баловцев С.В., Скопинцева О.В., Коликов К.С. Управление аэрологическими рисками при проектировании, эксплуатации, ликвидации и консервации угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 6. — С. 85—94. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-6-0-85-94.

11. Rybak J., Ivannikov A., Kulikova E., Żyrek T. Deep excavation in urban areas — defects of surrounding buildings at various stages of construction. // MATEC Web Conf. Vol.146, 2018. https://doi.org/10.1051/matecconf/20181460201.

12. Sharifian H., Kirk D.W. Electrochemical Oхidation of Phenol // J. Electrochem. Soc. 1986. May. Pp. 921—924.

13. Rajkumar D. Electrochemical treatment of industrial wastewater // J.of Hazardous Materials. 2004. V. 113. No 1—3. Pp.123—129.

14. Aliev Z.M., Kharlamova T.A. Use of electrolysis under pressure for destructive oxidation of phenol and azo dyes // Russian Journal of Electrochemistry. 2016. Т. 52. No 3. Рp. 251—259.

15. Mohammed A. Ajeel, Mohamed Kheireddine Aroua, Wan Mohd Ashri Wan Daud. Anodic Degradation of 2-Chlorophenol by Carbon Black Diamond and Activated Carbon Composite Electrodes // Electrochimica Acta. 2015. V. 180. Pp. 22—28.

16. Germán Santana-Martíneza, Gabriela Roa-Moralesa,, Eduardo Martin del Campob, Rubí Romeroa, Bernardo A. Frontana-Uribea,c, Reyna Natividada, Electro-Fenton and Electro-Fenton-like with in situ electrogeneration of H2O2 and catalyst applied to 4-chlorophenol mineralization // Electrochimica Acta. 2016. V. 195. Pp. 246—256.

17. Hagars P.L. Natishan P.M. Stoner B.R. O’Grady W.E. Electrochemical Oхidation of Phenol Using Boron-Doped Diamond Electrodes // J. Of The Electrochemical Society. 2001. V.148. No 7. Pp. E298-E301.

18. Лурье Ю.Ю., Рыбникова А.И. Химический анализ производственных сточных вод. — М.: Химия. — 1966. — 278 С.

19. Томилов А.П., Майрановский С.Г., Фиошин М.Я., Смирнов В.А. Электрохимия органических соединений. — М.: Химия. — 1968. — 592 С.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.