PRIMENENIE PEREDOVYKh OKISLITEL'NYKh PROTsESSOV DLYa OChISTKI STOChNYKh VOD OT ORGANIChESKIKh ZAGRYaZNITELEY

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Исследована возможность очистки воды от фенола и ацетона с применением железосодержащих металлокерамических композитов на основе нитрида кремния, модифицированных полупроводниковыми соединениями, в условиях облучения УФ/видимым светом и озонирования. Композиты получены при азотировании ферросилиция в отсутствие и с добавкой природного минерала шунгита (для введения карбида кремния) в режиме горения. Для введения в керамическую матрицу композитов полупроводниковых фаз оксида железа(III) и нитрида углерода использовали мочевину. Установлен фазовый состав, изучена морфология и оптические свойства композитов. Проведена оценка адсорбционной и фотокаталитической активности композитов в отсутствие и с добавкой пероксида водорода при облучении УФ, видимым светом (процесс Фентона) и озонировании. Установлена высокая степень деградации фенола (~100%) с применением модифицированных композитов с добавкой пероксида водорода при облучении видимым светом. Показана устойчивость фотокатализаторов в восьми повторных циклах. Наиболее эффективным для окислительной деструкции ацетона (100%) в воде является озонирование, в том числе при облучении видимым светом. Исследованы продукты деградации ацетона и фенола методом ГХ и ГХ-МС.

About the authors

L. N Skvortsova

Author for correspondence.
Email: lnskvorcova@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-1496-2214

M. E Matveeva

Email: lnskvorcova@inbox.ru
ORCID iD: 0009-0003-9271-2258

V. M Makarova

Email: lnskvorcova@inbox.ru
ORCID iD: 0009-0008-6922-5466

O. G Kryukova

Email: lnskvorcova@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-9031-4799

к.т.н., н.с.

K. A Dychko

Email: lnskvorcova@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-7711-8248

к.х.н., доцент кафедры органической химии

References

  1. Guillossou R., Le Roux J., Mailler R., Vulliet E., Morlay C., Nauleau F., Gasperi J., Rocher V. Organic micropollutants in a large wastewater treatment plant: What are the benefits of an advanced treatment by activated carbon adsorption in comparison to conventional treatment? // Chemosphere. 2019. V. 218. P. 1050–1060. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.11.182
  2. You Y., He Z. Phenol degradation in iron-based advanced oxidation processes through ferric reduction assisted by molybdenum disulfide // Chemosphere. 2023. V. 312. P. 137278. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.137278
  3. Schwarze M., Borchardt S., Frisch M. L., Collis J., Walter C., Menezes P. W., Strasser P., Driess M., Tashihi M. Degradation of phenol via an advanced oxidation process (AOP) with immobilized commercial titanium dioxide (TiO2) photocatalysts // Nanomaterials. 2023. V. 13. N 7. P. 1249. https://doi.org/10.3390/nano13071249
  4. Moraes M. F., Oliveira T., Cuellar J., Castiglioni G. L. Phenol degradation using adsorption methods, advanced oxidative process (H2O2/UV) and H2O2/UV/ activated carbon coupling: Influence of homogeneous and heterogeneous phase // Desalin. Water Treat. 2017. V. 100. P. 38–45. https://doi.org/10.5004/dwt.2017.21808
  5. Sable S. S., Shah K. J., Chiang P.-C., Lo S. L. Catalytic oxidative degradation of phenol using iron oxide promoted sulfonated-ZrO2 by advanced oxidation processes (AOPs) // J. Taiwan Ins. Chem. Eng. 2018. V. 91. P. 434–440. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2018.06.030
  6. Firoozi M., Hashemi M., Naroote M.R., Daraei H. Evaluation of phenol degradation rate using advanced oxidation/reduction process (AORP) in the presence of sulfite and zinc oxide under UV // Optik. 2023. V. 279. P. 170787. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2023.170787
  7. Wang Q., Qin H., Fan J., Xie H. New insight into the mechanism of ferric hydroxide-based heterogeneous Fenton-like reaction // J. Hazard. Mater. 2023. V. 443. P. 130278. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.130278
  8. Wei X., Wu H., Sun F. Magnetic/Fe-Al-montmorillonite as a Fenton catalyst with efficient degradation of phenol // J. Colloid Interface Sci. 2017. V. 504. P. 611–619. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2017.05.110
  9. Gao J., Liu Y., Xia X., Wang L., Dong W. Fe1-Zn2S ternary solid solution as an efficient Fenton-like catalyst for ultrafast degradation of phenol // J. Hazard. Mater. 2018. V. 353. P. 393–400. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2018.04.029
  10. Oppenländer T. Photochemical purification of water and air [S. I]. Wiley-VCH, 2007. P. 145–187.
  11. De Laat J., Gallard H., Ancelin S., Legube B. Comparative study of the oxidation of atrazine and acetone by H2O2/UV, Fe(III)/UV, Fe(III)/H2O2/UV and Fe(II) or Fe(III)/H2O2 // Chemosphere. 1999. V. 39. N 15. P. 2693–2706.
  12. Ku Y., Huang Y.-J., Chen H.-W., Hou W.-M. Decomposition of acetone by hydrogen peroxide/ ozone process in a rotating packed contactor // Water Environ. Res. 2011. V. 83. N 7. P. 588–593. https://doi.org/10.2175/106143010X128510091569
  13. Skvortsova L. N., Chukhlomina L. N., Mokrousov G. M., Batalova V. N., Wu J. J. Catalytic oxidation of phenol in the presence of iron-containing composites based on silicon and boron nitrides // Russ. J. Appl. Chem. 2012. V. 85. N. 1. P. 2021–2025. https://doi.org/10.1134/S1070427212010089
  14. Skvortsova L. N., Chukhlomina L. N., Mokrousov G. M., Batalova V. N. Analysis of the sorption and catalytic activity of a B-N-Fe composite in water purification to remove oxalic acid // Russ. J. Appl. Chem. 2010. V. 83. N. 9. P. 1544–1547. https://doi.org/10.1134/S1070427210090077
  15. Lopez R., Gomez R. Band-gap energy estimation from diffuse reflectance measurements on sol-gel and commercial TiO2: A comparative study // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2012. V. 61. P. 1–7. https://doi.org/10.1007/s10971-011-2582-9
  16. Dolgonos A., Mason T. O., Poeppelmeier K. R. Direct optical band gap measurement in polycrystalline semiconductors: A critical look at the Tauc method // J. Solid State Chem. 2016. V. 240. P. 43–48. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2016.05.010
  17. Новиков Ю. Д., Ласточкина К. О., Болдина З. Н. Методы исследования качества воды водоемов. М.: Медицина, 1990. 400 с.
  18. Bauer J. Optical properties, band gap, and surface roughness of Si3N4// Phys. Status Solidi. 1977. V. 39. N. 2. P. 411–418. https://doi.org/10.1002/pssa.2210390205
  19. Cornell R. M., Schwertmann U. The iron oxides: Structure, properties, reactions, occurrences and uses [S. I]. Wiley-VCH, 2003. 664 p.
  20. Levinshtein M. E., Rumyantsev S. L., Shur M. S. Properties of advanced semiconductor materials: GaN, AlN, InN, BN, SiC, SiGe. New York: John Wiley & Sons, 2001. 216 p.
  21. Sambhun P., Behera A., Satyabadi M., Rashmi A., Kulamani P. Facile synthesis of exfoliated graphitic carbon nitride for photocatalytic degradation of Ciprofloxacin under solar irradiation // J. Mater. Sci. 2019. V. 54. https://doi.org/10.1007/S10853-018-03266-X

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).