DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2019.05.18

Отримання окислювачів з використанням фізичних полів

Vladimir Mihaylenko, Olga Lukianova, Zina Gil

Анотація


Негативні  наслідки  використання  хімічних  технологій  для  очищення  природних  і  стічних  вод  послужили  поштовхом  для  розвитку  більш  чистих  технологій.  Все  частіше  використовуються  чисті  окислювачі  (озон,  пероксид  водню)  в  поєднанні  з  фізичними  методами.  Найбільш  широко  застосовується  обробка  води  ультрафіолетовим  випромінюванням.  Існує  багато  публікацій  про  отримання  окислювачів  при  обробці  забрудненої  води  ультразвуком  і  гідродинамічною  кавітацією.  У  даній  статті  досліджувалось  отримання  окислювачів  при  впливі  фізичних  полів  (магнітне  поле  постійних  магнітів,  електромагнітне  поле  ультрафіолетового  випромінювання,  акустичне  поле  ультразвукових  випромінювачів)  на  дистильовану  водуЕксперименти  проводилися  на  стенді,  де  можливо  здійснювати  роздільну  і  спільну  дію  різних  комбінацій  фізичного  впливу.  Проведені  експерименти  показали,  що  в  дистильованій  воді  під  дією  різних  електромагнітних  полів  і  постійного  магнітного  поля  спостерігається  генерація  окислювачів.  Але  їх  концентрація  мала  (0,03-0,07  мг/л  у  перерахунку  на  пероксид  водню)  і  для  інтенсифікації  впливу  фізичних  полів  необхідно  вносити  додаткові  реагенти  (перекис,  озон  та    ін.).  Визначено,  що  дія  магнітного  поля  спостерігається  при  індукціях  магнітного  поля  80,  100,  240  і  540  мТл,  і  швидкості  потоку  води  через  зазор  магнітного  апарату  1,1  м/с,  3,3  м/с  і  4,4  м/с.  Максимальна  концентрація  окислювачів  спостерігалася:  при  гідродинамічному  режимі  (всі  реактори  відключені,  працює  тільки  насос)  при  включеному  ежекторі  і  індукції  540  мТл;  при  суміщеному  УЗ  +  2УФ  режимі  при  такій  же  індукції,  але  без  ежектору.  Кількісно  вміст  окислювачів  в  суміщеному  режимі  на  11,5  %  вище,  ніж  в  гідродинамічному  режимі,    але  при  цьому  енерговитрати  вище  на  28  %.  Виражений  синергетичний  ефект  при  спільній  дії  магнітного  поля,  ультразвуку  та  ультрафіолетового  випромінювання  не  отриманий.  Стійкий  результат  збільшення  генерації  окислювачів  в  дистильованій    воді  отриманий  при  впливі  магнітного  поля  в  поєднанні  з  ежектором

Ключові слова


окислювачі, вплив фізичних полів; магнітне поле; ультрафіолетове випромінювання; ультразвук; ежектор

Повний текст:

PDF

Посилання


Vakulenko, V. F. Рrimeneniye kombinirovannykh okislitelnykh protsessov dlya ochistki prirodnykh i stochnykh vod (Obzor) [The use of combined oxidative processes for the purification of natural and waste waters]. Ekotekhnologii i resursosberezheniye [Ecotechnologies and resource saving], 2006, 6, 47-58.

Braun, F. V. Oliveros, E. How to evaluate photochemical methods for water treatment. Water Sci. and Technol., 1997, 35, 4, 17-23, doi:10.2166/wst.1997.0076.

Koverga, A. V., Kostyuchenko, S. V., Arutyunova, I. Yu. Eksperimentalnyye ispytaniya ultrafioletovoy dezinfektsii na moskovskikh stantsiyakh ochistki vody. Vodosnabzheniye i santekhnika [Water supply and sanitary equipment], 2008, 4, 15-20.

Goncharuk, V. V. Fotokataliticheskoye destruktivnoye okisleniye organicheskikh soyedineniy v vodnykh sredakh [Photocatalytic destructive oxidation of organic compounds in aqueous environments]. Khimiya ustoychivogo razvitiya [Chemistry for Sustainable Development], 1997, 5, 345-355.

Agranat, B. A., Dubrovin, M. N., Khavskiy N. N. [et al.] Osnovy fiziki i tekhniki ultrazvuka: Ucheb. posobiye dlya vuzov [Fundamentals of physics and technology of ultrasound: Proc. manual for universities]. M., Vyssh. shk., 1987, 352.

Keller, O. K., Kratysh, G. S., Lubyanitskiy, G. D. Ultrazvukovaya ochistka [Ultrasonic cleaning]. L., Mashinostroyeniye, 1977, 184.

Wardan, P. Reduction Potentials of One-Electron Couples Involving Free Radicals an Aqueous Solutions. J. Phys. Chem. Ref. Data, 1989, 18, 4, 1637-1756, doi:10.1063/1.555843.

Vasilyak, L. M. Primeneniye ultrazvuka v sistemakh dlya obezzarazhivaniya vody [The use of ultrasound in systems for water disinfection]. Elektronnaya obrabotka materialov, 2010, 5, 106-111.

Aseyev, D. G., Batoyeva A. A. Vliyaniye gidrodinamicheskoy kavitatsii na skorost' obrazovaniya OН_radikalov v prisutstvii peroksida vodoroda. Zhurnal fizicheskoy khimii [Journal of Physical Chemistry], 2014, 88, 1, 33–36, doi:10.7868/S0044453713120030.

Sivakumar, M. Pandit, A. Water treatment: a novel energy efficient hydrodynamic cavitational technique. Ultrason. Sonochem., 2002, 9, 123-131, doi:10.1016/S1350-4177(01)00122-5.

Gogate, P. R., Shirgaonkar, I. Z., Sivakumar, M. [et al.]. Cavitation reactors: efficiency analysis using a model reaction. AIChE J., 2001, 47, 2526-2538, doi:10.1002/aic.690471115.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Вакуленко,  В.  Ф.  Применение  комбинированных  окислительных  процессов  для  очистки  природных  и  сточных  вод  (Обзор)  /  В.  Ф.  Вакуленко  //  Экотехнологии  и  ресурсосбережение.  –  2006.  –  №  6.  –  С.  47-58.
  2. Braun,  F.  V.  How  to  evaluate  photochemical  methods  for  water  treatment  /  F.  Braun,  E.  Oliveros  //  Water  Sci.and  Technol.  –  1997.  –  Vol.  35,  №  4.  –  Р.  17-23.  –  doi:10.2166/wst.1997.0076.
  3. Коверга,  А.  В.  Пилотные  испытания  ультрафиолетового  обеззараживания  на  московских  станциях  водоподготовки  /  А.  В.  Коверга,  С.  В.  Костюченко,  И.  Ю.  Арутюнова  //  Водоснабжение  и  санитарная  техника.  –  2008.  –  №  4.  –  С.  15-20.
  4. Гончарук,  В.  В.  Фотокаталитическое  деструктивное  окисление  органических  соединений  в  водных  средах  /  В.  В.  Гончарук  //  Химия  в  интересах  устойчивого  развития.  –  1997.  –  №  5.  –  С.  345-355.
  5. Агранат,  Б.  А.  Основы  физики  и  техники  ультразвука:  Учеб.  пособие  для  вузов  /  Б.  А.  Агранат,  М.  Н.  ДубровинН.  Н.  Хавский  [и  др.]–  М.:  Высш.  шк.,  1987.  –  352  с.
  6. Келлер,  ОК.  Ультразвуковая  очистка  /  О.  К.  КеллерГ.  С.  КратышГД.  Лубяницкий  –  Л.,  Машиностроение,  1977.  –  184  с.
  7. Wardan,  P.  Reduction  Potentials  of  One-Electron  Couples  Involving  Free  Radicals  an  Aqueous  Solutions  /  P.  Wardan  //  J.  Phys.  ChemRefData.  –  1989.  –  V.  18,  №  4.  –  Р.  1637-1756.  –  doi:10.1063/1.555843.
  8. Василяк,  Л.  М.  Применение  ультразвука  в  системах  для  обеззараживания  воды  /  Л.  М.  Василяк  //  Электронная  обработка  материалов.  –  2010.  –  №  5.  –  С.  106-111. 
  9. Асеев,  Д.  Г.  Влияние  гидродинамической  кавитации  на  скорость  образования  ОН_радикалов  в  присутствии  пероксида  водорода  /  Д.  Г.  Асеев,  А.  А.  Батоева  //  Журнал  физической  химии.  –  2014.  –  Т.  88,  №  1.  –  С.  33–36.  –  doi:10.7868/S0044453713120030.
  10. Sivakumar,  M.  Wastewater  treatment:  a  novel  energy  efficient  hydrodynamic  cavitational  technique  /  M.  Sivakumar,  A.  Pandit  //  UltrasonSonochem.  –  2002.  –  №  9.  –  Р123-131.  –  doi:10.1016/S1350-4177(01)00122-5.
  11. Gogate,  P.  R.  Cavitation  reactors:  efficiency  analysis  using  a  model  reaction  /  P.  R.  Gogate,  I.  Z.  Shirgaonkar,  M.  Sivakumar,  [et  al.]  //  AIChE  J.  –  2001.  –Vol.  47,  №  11.  –  Р2526-2538.  –  doi:10.1002/aic.690471115.