Введение к работе
Актуальность темы. Одной на главных задач в решении экологических проблем является ограничение дальнейшего загрязнения окружающей среды биологически опасными соединениями и усиление контроля качества вод.
Красильно-отделочные производства включают ряд влагоемких процессов, среди которых крашение и мокрая отделка текстильных материалов. Образование окрашенных стоков, поступающих на системы очистки или в природные водоемы, достигает весьма значительных величин. Сточные воды красильно-огделочных производств отличаются непостоянством состава и содержат большое количество различных органических и неорганических соединений, что затрудняет их очистку. Наибольшую сложность при очистке представляет разрушение красіітелей, в большинстве своем являющихся токсичными и биохимически трудноокисляемыми соединениями.
Применяемые в настоящее время физико-химические методы очистки не обеспечивают глубокой степени удаления красителей. Микробиологическая обработка, традиционный и относительно недорогой метод очистки сточных вод от различных органических соединений, также не эффективна для разрушения красителей. Поэтому задача поиска эффективных и экономичных методов очистки, позволяющих одновременно сократить водопотребление и объем сбрасываемых сточных вод, является весьма актуальной.
Из анализа литературы перспективным представляется использование фотохимической деструкции органических соединений, в том, числе и краситедей, с использованием кислорода и пероксида водорода при одновременном УФ облучении.
С целью повышения эффективности и снижения затрат на процесс очистки вод от красителей представляется целесообразным, во-первых, организовать локальную очистку окрашенных стоков, позволяющую уменьшить объем обрабатываемых вод, и, во-вторых, использовать сочетание фотохимического метода для обесцвечивания растворов с микробиологической очисткой для последующего глубокого разрушения промежуточных продуктов фотодеструкции красителей.
Работа проводилась в рамках федеральной программы Мин. Образования РФ "Лснтек 10".
.1
Исследования по диссертационной работе выполнены совместно с университетом De Montfort (г. Лестер, Великобритания) в -соответствии с научно-исследовательским проектом, поддерживаемым отделом Научных и Экологических Проблем НАТО ( 973333), и договором о сотрудничестве между СПГУТД и DMU, в том числе, в подготовке аспирантов. Руководители от университета De Montfort - доктор Frank Dewhurst и доктор Richard Jenkins.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явился поиск рациональных условий проведения и сочетания процесса фотохимического разрушения красителей с микробиологическим разрушением продуктов их фотодеструкции при организации очистки окрашенных сточных вод.
Для ее реализации определены следующие задачи работы:
исследовать кинетику фотохимической деструкции
красителей при различных условиях и установить влияние
концентрации красителя и окислителей, их соотношения, величины
рН и температуры для нахождения лучших условий проведения
процесса фотоокислительного разрушения красителей;
идентифицировать промежуточные продукты распада красителей при изучении механизма их фотодеструкции современными физико-химическими методами анализа;
провести оценку степени токсичности растворов красителей и
продуктов их деструкции на различных стадиях фотохимической
обработки с использованием биотестирования;
изучить биоразлагаемость растворов красителей и
способность промежуточных продуктов их фотодеструкции
подвергаться микробиологической обработке;
определить оптимальные условия сочетания методов
фотохимического окисления красителей с микробиологическим с
целью выдачи рекомендаций по практическому использованию их для
обесцвечивания и обезвреживания окрашенных сточных вод.
Объекты и методы исследования. Для исследований фотохимической и микробиологической деструкции выбраны моно- и дисазокраситсли, как наиболее токсичные и широко применяемые в отечественной и зарубежной практике крашения. В работе использованы аналитические методы анализа. УФ спектроскопии,
тонкослойной и жидкостной хроматографии, электронной микроскопии и масс спектрометрии.
Исследования по биохимическому окислению растворов азокрасителсй изучали в DMU с использованием новейшего оборудования для исследований биологических процессов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
изучен механизм и кинетика фотохимической деструкции
азокрасителсй в водных растворах при различных условиях проведения
процесса; приведена предполагаемая схема фотодеструкции
азокрасителей под действием УФ облучения и пероксида водорода;
разработан метод масс-спектрометричсского анализа с лазерно-десорбционной ионизацией, позволяющий при низкой энергии ионизігрующего излучения идентифицировать промежуточные продукты распада азокрасителей, а также других сульфосодержащих органических соединений низкой молекулярной массы и получить данные о механизме их распада;
впервые применены методы биологического анализа при
определении степени и глубины фотохимического разрушения
азокрасителей и оценке токсігшости образующихся промежуточных
продуктов их фотодеструкцпи для микроорганизмов природных
водоемов и активного ила биологических станций аэрации;
впервые изучено биохимическое окисление продуктов
деструкции азокрасителсй на различных стадиях их фотохимической
обработки для определения условий применения" дальнейшего их
биологического разрушения;
" определены оптимальные условия сочетания фотохимического разрушения азокрасителсй с биологической доочисткой продуктов их фотодеструкции.
Практическая значимость работы определяется ее направленностью на решение экологических проблем, связанных с загрязнением природных водоемов сбросами сточных вод красильно-отделочных производств.
Промышленные испытания процесса фотохимігческой деструкции красителей в сточных и промывных водах подтвердили результаты экспериментальных исследований и показали высокую эффективность применения данного метода для обесцвечивания
красителей, особенно при организации локальной очистки сточных вод красильно-отделочных производств.
Даны рекомендации по совершенствованию системы очистки Вырицкого ОАО "Узор". При использовании данной технологии очистки возможно сокращение объема водопотребления предприятия за счет организации повторного использования очищенной воды.
Апробация материалов. Основные результаты работы докладывались на научных конференциях студентов и молодых ученых в СПГУТД "Дни науки"-1997Д998Д999 г.С.-Петербург; международных конференциях «Инженерная защита окружающей среды», г. Москва, 1999; «Millennium Meeting», г. Орвик, 2000 (Великобритания); конференции королевского общества химиков «The age of the Molecule», г. Манчестер, 2000 (Великобритания); научно-методических заседаниях кафедры Инженерной химии и промышленной экологии СПГУТД.
— Публикации. По результатам экспериментальных исследований
опубликовано 9 печатных работ.
Структура я объем диссертации. Диссертационная работа состоит из пяти глав, заключения, библиографического списка использованной литературы, включающего 203 наименований, и
приложения. Основная часть работы изложена на страницах
машинописного текста, содержит рисунков, таблиц,
приложений.
