Введение к работе
Актуальность темы. Очистка питьевой воды и промышленных стоков от фенольных соединений, являющихся одними из наиболее токсичных компонентов сточных вод, приобретает большую актуальность.
Под термином "летучие фенолы" понимают группу гидроксипроизводных бензола, включающую ряд соединений, перегоняемых с водяным паром. К ним относят фенол, крезолы, ксиленолы, этилфенолы, гваякол и некоторые другие соединения фенола с небольшими ал-кильньгми группами.
В естественных условиях фенолы образуются в процессе метаболизма водных организмов, при биохимическом распаде и трансформации органических веществ. Содержание фенола в незагрязненных поверхностных водах, как правило, не превышает 0,02 мг/л. Для сточных вод некоторых отраслей промышленности - химической, коксо- и нефтехимической, текстильной - фенольное загрязнение достаточно характерно. Такие сточные воды и являются основными источниками антропогенного поступления фенолов в водные объекты.
Известные методы очистки от фенолов: адсорбционные, реагентные, биологические, - малоэффективны и требуют больших затрат. Электрохимические методы, как безреагентные, не изменяющие солевой состав системы, сравнительно легко управляемые и высокопроизводительные, являются наиболее перспективными для очистки сточных вод от фенольных загрязнений. Однако, применение электрохимических методов при атмосферном давлении требует больших затрат энергии, связанных с необходимостью снижения температуры и низкими выходами по току.
Использование высоких давлений в электрохимических процессах позволяет за счет повышения растворимости газообразных соединений снизить диффузионные ограничения, уменьшить объем аппаратуры и проводить электролиз при повышенных температурах.
В работе исследовано влияние повышенных давлений на интенсификацию электрохимического процесса деструкции фенола.
Цель работы. Изучить закономерности протекания электродных реакций в фенолсодержащих водных растворах при повышенных давлениях. Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:
-
Исследование закономерностей протекания катодных и анодных реакций с участием фенола при повышенных давлениях;
-
Изучение кинетики восстановления кислорода в термальной воде при повышенных давлениях;
-
Исследование влияния различных параметров (давления, температуры, плотности тока) на скорость электрохимической деструкции фенола.
Методы исследования. Для решения поставленных в диссертационной работе задач использовался комплекс электрохимических методов, включающий потенциоди-намический, циклический вольт-амперный способ снятия зависимостей "ток - потенциал" и метод гальваностатического электролиза.
Научная новизна. Впервые исследовано влияние сжатия системы электролит-электрод на адсорбцию и электрохимическое окисление фенола. Установлено деполяризующее влияние давления. Исследовано влияние давления кислорода на деструкцию фенола. Установлено, что при проведении процесса под давлением кислорода окисление фенола идет не только на аноде, но и на като-
де за счет образования перекиси водорода. Дана сравнительная характеристика двух методов очистки термальных вод от фенолов: электрохимического окисления и электрокоагуляции.
Практическая значимость. Проведение электролиза под давлением кислорода способствует увеличению производительности электрохимического процесса за счет деструкции фенола на аноде, катоде и в объеме раствора, что позволяет использовать полученные в диссертационной работе результаты для практической реализации. Кроме того, под давлением электролиз можно проводить при повышенных температурах, что позволяет уменьшить затраты энергии на снижение температуры, что особенно перспективно при очистке термальных вод, выходящих на поверхность земли при 80-90 С. Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на всероссийской конференции по физико-химическому анализу многокомпонентных систем (Махачкала, 1997г.); XIV совещании по электрохимии органических соединений (Новочеркасск, 1998 г.); IV Ассамблее ассоциации университетов прикаспийских государств (Махачкала, 1999 г.); Всероссийской конференции с международным участием "Актуальные проблемы химической науки и образования" (Махачкала, 1999 г.)
По теме диссертации опубликовано 10 работ в виде тезисов докладов и статей.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы, включающего 134 источника на русском и иностранных языках. Работа изложена на 118 страницах, содержит 32 рисунков и 20 таблиц.
