Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Reakcja Fentona i jej modyfikacje w technologiach ochrony środowiska

Mielniczek Anna

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2024

|

Nr 9

26--30

PL

Reakcja Fentona (RF) to jedna z metod pogłębionego utleniania, polegająca na wytwarzaniu rodników hydroksylowych w reakcji katalizowanego rozkładu nadtlenku wodoru (H2O2). Rodniki hydroksylowe (HO•) charakteryzują się wysokim potencjałem oksydacyjnym (2,76V) i nieselektywnym działaniem, umożliwiając utlenianie trudno biodegradowalnych związków organicznych. Z tego względu RF znalazła szerokie zastosowania w technologiach związanych z ochroną środowiska. Kluczowym aspektem wysokiej skuteczności utleniania jest zachowanie odpowiednich warunków środowiska reakcji, tj. kwasowego odczynu (pH 3-5) oraz stałej temperatury. Wzrost temperatury oraz silne zakwaszenie (pH <2) powodują utratę potencjału utleniającego, poprzez rozkład H2O2 bezpośrednio do tlenu. Z kolei wzrost odczynu środowiska reakcji powoduje wytrącanie się powstających w reakcji związków żelaza, hamując dalsze procesy utleniania. W celu zwiększenia efektywności i zakresu stosowalności RF możliwe jest wprowadzanie modyfikacji, obejmujących zastąpienie klasycznego utleniacza lub katalizatora reakcji związkami alternatywnymi lub wzbogacenie reakcji o techniki fotokatalityczne lub elektrochemiczne. W zakresie technologii środowiskowych RF jest stosowana w oczyszczaniu ścieków przemysłowych, usuwaniu zanieczyszczeń z wód gruntowych oraz w remediacji skażonych gleb Dzięki modyfikacjom, RF może być z powodzeniem stosowana w różnych warunkach środowiskowych, z wykorzystaniem metod in-situ oraz ex-situ. RF z powodzeniem stosuje się również jako proces wspomagający klasyczne metody fizycznego, chemicznego i biologicznego oczyszczania.

EN

The Fenton reaction (FR) is one of the advanced oxidation methods, which involves the production of hydroxyl radicals in the catalyzed decomposition of hydrogen peroxide (H2O2). Hydroxyl radicals (HO•) are characterized by a high oxidation potential (2.76 V) and non-selective action, enabling the oxidation of organic compounds hardly undergoing biodegradation. For this reason, FR has found wide applications in environmental protection technologies. The key aspect of high oxidation efficiency is maintaining appropriate conditions of the reaction environment, i.e. acidic reaction (pH 3-5) and constant temperature. An increase in temperature and strong acidification (pH <2) cause a loss of oxidation potential by decomposing H2O2 directly into oxygen. In turn, an increase in the pH of the reaction medium causes the precipitation of iron compounds formed in the reaction, inhibiting further oxidation processes. In order to increase the efficiency and range of applicability of FR, it is possible to introduce modifications, including replacing the classic oxidant or reaction catalyst with alternative compounds or enriching the reaction with photocatalytic or electrochemical techniques. In the field of environmental technologies, FR is used in industrial wastewater treatment, groundwater pollutants removal and in the remediation of contaminated soils. Including possible modifications, FR can be successfully used in various environmental conditions, using in-situ and ex-situ methods. FR is also successfully used as a process supporting classical methods of physical, chemical and biological treatment.

2

Możliwości modyfikacji procesu Fentona w aspekcie skuteczności utleniania trudno biodegradowalnych zanieczyszczeń organicznych

Janda Anna, Marcinkowski Tadeusz

Ochrona Środowiska

|

2019

|

Vol. 41, nr 1

47--53

PL

Mechanizm procesu Fentona pozwala na usuwanie trudno biodegradowalnych związków organicznych z wody, ścieków, gleby oraz osadów. Klasyczna reakcja Fentona zachodzi w środowisku kwasowym, które zapewnia skuteczne tworzenie rodników hydroksylowych. Temperatura i pH środowiska reakcji są najważniejszymi parametrami decydującymi o dynamice przebiegu procesu Fentona oraz o chemizmie zachodzących reakcji. Środowisko kwasowe reakcji Fentona pozwala na dysocjację źródła tlenu do rodników, jednak z drugiej strony jest przyczyną zbyt szybkiego rozkładu niestabilnego H2O2 i powoduje wzrost temperatury środowiska reakcji. Takie warunki procesu są obarczone wysokim prawdopodobieństwem utraty potencjału utleniającego w wyniku reakcji konkurencyjnych. Z tego względu możliwe są różne modyfikacje klasycznego procesu Fentona, takie jak stosowanie alternatywnego źródła tlenu (CaO2), innej formy katalizatora reakcji i/lub środków chelatujących oraz wykorzystanie promieniowania nadfioletowego. Modyfikacje te pozwalają na zwiększenie wartości pH reakcji, bez znaczącej utraty rodników hydroksylowych. Doświadczenia badawcze wskazują, że stopień usunięcia zanieczyszczeń organicznych, w zależności od zastosowanych konfiguracji procesu Fentona i dawek reagentów, może sięgać niemal 100%.

EN

The Fenton mechanism allows for removal of difficult-to-degrade organic compounds from water, wastewater, soil, and sediments. The classic Fenton reaction takes place in acidic pH, which ensures effective hydroxyl radicals formation. Temperature and pH of the reaction environment are the key parameters affecting the Fenton process and chemistry of the reactions involved. The acidic conditions allow for dissociation of the oxygen source into radicals. On the other hand, however, they cause rapid decomposition of labile H2O2, leading to an increase in temperature of the reaction environment. Under these circumstances, there is a high likelihood of losing the oxidative potential through competitive reactions. For this reason, various modifications of the classic Fenton reaction are applied, including the use of an alternative source of oxygen (CaO2) or a different form of the reaction catalyst and/or chelating agents as well as UV radiation application. These modifications allow for an increase in pH without a significant loss of hydroxyl radicals. The research experience indicates that the degree of contaminants removal may reach even 100%, depending on the applied Fenton process configurations and reagent doses.

3

Hydroxyl radicals as an indicator of knocking combustion in the dual-fuel compression-ignition engine

Lasocki J., Orliński P., Wojs M. K., Owczuk M., Matuszewska A.

Combustion Engines

|

2017

|

R. 56, nr 1

178--185

EN

The occurrence of knocking combustion is one of the basic problems of dual-fuel compression-ignition engines supplied with diesel oil and gaseous fuel. In order to detect this phenomenon and evaluate its intensity, several methods are commonly used, including the analysis of pressure of working medium in the combustion chamber of the engine or vibrations of certain engine components. This paper discusses the concept of using mass fraction of hydroxyl radicals as the indicator of the occurrence of knocking combustion. Current knowledge on the conditions of hydroxyl radical formation in the engine combustion chamber has been systematized and the results of research on this subject have been presented. Theoretical considerations are illustrated by exemplary results of simulation studies of the combustion process in a dual-fuel compression-ignition engine supplied with diesel oil and methane. The conclusions drawn may be useful for the development of dual-fuel engine control systems.

4

Rola rodników hydroksylowych w utlenianiu mikrozanieczyszczeń organicznych

Włodarczyk-Makuła M.

LAB Laboratoria, Aparatura, Badania

|

2015

|

R. 20, nr 3

6--9

5

Związki magnezu jako stabilizatory i źródło alkaliów podczas bielenia masy CTMP nadtlenkiem wodoru

Wójciak A.

Przegląd Papierniczy

|

2012

|

R. 68, nr 5

291-295

PL

Spektrofotometryczne oznaczenia stężenia rodników hydroksylowych za pomocą N,N-dimetylo- 4-nitrozoaniliny (DMNA) umożliwiły ocenę zdolności stabilizującej tlenku i wodorotlenku sodu w stosunku do nadtlenku wodoru. Zbadano wpływ pH, obecności katalizatora (Cu+2) i krzemianu sodu na zużycie DMNA. Zwiększenie dozowania związków magnezu i pH roztworu nadtlenku wodoru do 11,8 ogranicza stężenie rodników hydroksylowych. Potwierdzono synergistyczny efekt stabilizujący związany z obecnością krzemianu sodu i związków magnezu w nadtlenkowej cieczy bielącej masy CTMP. Tlenek i wodorotlenek magnezu jako dodatkowe źródła alkaliów i stabilizatory poprawiły wskaźniki środowiskowe ługów pobielarnianych i ograniczyły zużycie nadtlenku wodoru. Bieląc masy CTMP z dodatkiem Mg(OH)2, w porównaniu do warunków standardowych, uzyskano niewielki wzrost białości (o około 1%) przy zmniejszonej o 2% wydajności.

EN

Spectrophotometric method using N,N-dimethyl-4-nitrosoaniline (DMNA) as a hydroxyl radical trap has been applied to studies of the magnesium oxide and magnesium hydroxide influence on hydrogen peroxide stability. The effects of pH conditions, catalyst (Cu+2) and sodium silicate presence was evaluated. By increasing the charge of magnesium compounds and pH of the hydrogen peroxide solution up to 11.8 the hydroxyl radical concentration can be decreased. Synergistic effect of the hydrogen peroxide stabilization by sodium silicate and magnesium compounds was confirmed for CTMP bleaching. Magnesium oxide and magnesium hydroxide as the additional alkali source and stabilizers improved bleaching effluent characteristics and decreased hydrogen peroxide consumption. The Mg(OH)2-based process resulted in a slight (1%) ISO brightness increase and 2% lower yield as compared to conventional bleaching.

6

Studies on the spatial distribution of polymeric reagents in sonochemical reactions - application of competitive kinetics

Rokita B., Ulański P.

Polimery

|

2005

|

T. 50, nr 1

29-36

EN

Intense ultrasound may initiate chemical reactions in aqueous solutions. The reactivity is not uniform in the whole sonicated volume, but rather concentrated in the close vicinity of oscillating or collapsing gas bubbles formed by the action of ultrasound (cavitation bubbles). It has been shown that certain low-molecular-weight substrates, due to their partially hydrophobic properties, tend to accumulate at the surface of cavitation bubbles, thus being particularly susceptible to ultrasound-induced chemical reactions. In this paper, using an approach based on competition kinetics method, we demonstrate that this effect takes place also in the case of polymeric substrates. Relatively hydrophobic water-soluble polymer, poly(ethylene oxide), and its oligomer poly(ethylene glycol) accumulate in the close vicinity of the bubbles. Their local concentrations in these zones may be two orders of magnitude higher than the average concentration in solution. In contrast, such effect is observed neither for strongly hydrophilic polyelectrolyte chains exemplified by poly(acrylic acid), nor for dissociated sodium acetate used as a low-molecular-weight hydrophilic model. The ultrasound-induced processes employed in the competition kinetics study in this work were the reactions of substrates with hydroxyl radicals emerging from the cavitation bubbles. In order to provide quantitative comparison with a system of uniform reactivity distribution, the same reactions were studied using ionizing radiation for OH-radicals generation.

PL

Ultradźwięki o dużym natężeniu mogą inicjować w roztworach wodnych reakcje chemiczne, które nie zachodzą z jednakową intensywnością w całej objętości układu. Strefą o największej reaktywności jest bezpośrednie otoczenie oscylujących pęcherzyków kawitacyjnych, powstających w wodzie pod wpływem ultradźwięków (rys. 3). Wiadomo, że pewne związki małocząsteczkowe, ze względu na ich częściowo hydrofobowy charakter, mogą skupiać się na powierzchni takich pęcherzyków, dzięki czemu są szczególnie podatne na reakcje chemiczne inicjowane działaniem ultradźwięków. W tej pracy, stosując metody kinetyki konkurencyjnej [równanie (2)] wykazaliśmy, że podobny efekt występuje również w przypadku substratów polimerowych. Poli(tlenek etylenu) i jego odpowiednik oligomeryczny, czyli glikol polioksyetylenowy - substancje rozpuszczalne wprawdzie w wodzie, ale o wyraźnie zaznaczonych właściwościach hydrofobowych - wykazują tendencję do gromadzenia się w pobliżu granicy faz woda/pęcherzyk kawitacyjny. Ich lokalne stężenie w bezpośrednim sąsiedztwie pęcherzyków, a więc w strefie intensywnych reakcji sonochemicznych, może być nawet o dwa rzędy wielkości większe od ich średniego stężenia w roztworze. Takich efektów nie obserwuje się w przypadkach silnie hydrofilowego polimeru - zdysocjowanego poli(kwasu akrylowego) - ani octanu sodu użytego przez nas jako małocząsteczkowy model substancji silnie hydrofilowej (tabela 1, rys. 7). Procesami sonochemicznymi badanymi w tej pracy były reakcje wymienionych substratów z rodnikami hydroksylowymi generowanymi w pęcherzykach kawitacyjnych i dyfundującymi następnie poprzez granicę faz do roztworu. Aby możliwe było ilościowe określenie obserwowanych efektów, badano równolegle te same reakcje w układzie o równomiernym przestrzennym układzie reaktywności, w którym rodniki hydroksylowe były generowane za pomocą promieniowania jonizującego (rys. 5 i 8).

7

Wykorzystanie stałego pola magnetycznego i reakcji Fentona w procesie oczyszczania ścieków pochodzących z produkcji drożdży

Dębowski M., Krzemieniewski M., Jedrzejewska M.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2005

|

T. 8, nr 2

225-235

PL

Przebadano możliwość obniżenia wartości ChZT w ściekach z zastosowaniem technologii wykorzystującej stałe pole magnetyczne (SPM) oraz reakcję Fentona. Do eksperymentu użyto ścieków pochodzących z przemysłu drożdżowego, wstępnie podczyszczonych w beztlenowym reaktorze typu UASB. Charakteryzowały się one ładunkiem ChZT wynoszącym około 2570 mgO2/dm3. Badania odbyły się w skali laboratoryjnej przy zastosowaniu trzech odmiennych stanowisk badawczych. Określono wpływ wielkości dawki odczynnika Fentona na skuteczność zmniejszenia ChZT oraz efekt wspomagania SPM w procesie oczyszczania metodą pogłębionego utleniania (MPU). Stwierdzono, że MPU pozwala na obniżenie wartości ChZT o 33+60% w zależności od stosowanej dawki reagentów chemicznych. Wpływ SPM na intensyfikacje oczyszczania ścieków drożdżowych z wykorzystaniem reakcji Fentona był widoczny jedynie w przypadku najniższej dawki reagentów chemicznych. W tym wariancie skuteczność oczyszczania wzrosła o 15%.

EN

The advanced oxidation processes (AOP) are efficient at contaminants removing during wastewater treatment. One of the most commonly applied AOP methods is based on the use of hydrogen peroxide (H2O2) · H2O2 may react with pollutants instantaneously or directly after preliminary ionisation or dissociation into free radicals (e.g., the hydroxyl radical, OH). The most frequently used catalyst are Fe(II) or Fe(III). Application of catalysts along with hydrogen peroxide is commonly known as the Fenton reaction. As a result of the catalytic breakdown of hydrogen peroxide by ferrous ions, high-reactive hydroxyl radicals are created with a high oxidizing potential of 2.8 V. The possibility of organic compounds (expressed as COD) oxidation during wastewater treatment by means of constant magnetic field (CMF) and Fenton reaction was investigated. Wastes from the yeast production industry, preliminary pre-treated in upflow anaerobic sludge blanket (USAB) reactor were used in the experiment. COD concentration in the wastes was 2570 mgO2/dm3. The experiment was conducted at the laboratory scale at three different research stations. The impact of the amount of Fenton's reagent on COD removal efficiency and the importance of CMF during AOP was determined. In the first phase, the influence of the applied doses of Fenton's reagent on chemical oxygen demand (COD) in wastewater was determined. Second phase were aimed to assign the quality of the direct impact of CMF to determine its influence on the wastewater parameters when the treatment is opuated without the applied reagents. In the third phase, a thorough observation of the effects of simultaneous application of CMF and AOP was made to distinguish the exact CMF influence over the entire treatment. Particular attention was paid to changes in the course of COD concentration over a period of time, which seemed to be subject to Fenton's reagent and CMF activity. Wastewater treatment processes in the discussed experiment depended primarily on the applied dose of the reacting chemical substances. Together with the increasing amounts of hydrogen peroxide and ferrous ions, a higher percent reduction of COD contained in the wastewater was observed. AOP let obtain COD reduction in the range of 33 to 60% depending on chemical reagents dosage. The impact of constant magnetic field on the intensification of yeast wastes treatment with Fenton reaction was observed merely in case of the lowest chemical reagents dosage. In this variant, wastewater treatment efficiency increased by 15%. In the analyzed wastewater, intense oxidation was observed during the first 3 hours of the process. Longer reaction tune did not increase organic compounds removal. The experiment revealed the possibility of applying smaller doses of the Fenton's reagent, thereby keeping up unchanged treatment efficiency, provided that CMF s is applied.

8

Environmental significance of aqueous-phase reactions of atmospheric organic trace-compounds

Rudziński K.J., Ziajka J.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2005

|

Vol. 12, nr 12

1313-1324

EN

The Earth atmosphere contains an enormous number of organic trace-compounds, which are involved in very complex chemical transformation. The gas-phase reactions of organic compounds have been studied for years, while recently growing attention bas been paid to the reactions proceeding in the aqueous phase or heterogeneously. This work reviews the aqueous-phase reactions of selected organic compounds alcohols, carboxylic acids, substituted phenols, carbon-sulphur compounds and terpenes - with atmospheric radicals (OH, NO3 and SOx) and discusses their role in atmospheric transformation and potential contribution to the formation of secondary organic aerosols (SOA). The laboratory work aimed at the determination of individual rate constants and formulation of the chemical mechanisms involved is presented, mostly for the reactions with sulphoxy radicals. Finally, possible environmental il11plications of presented reactions are brief1y addressed, with special attention pa id to the condition of the biosphere and human health.

PL

Atmosfera Ziemi zawiera ogromną liczbę śladowych składników organicznych, które podlegają bardzo złożonym przemianom chemicznym. Reakcje związków organicznych w fazie gazowej badane są od wielu lat, natomiast reakcje w fazie ciekłej stały się przedmiotem zainteresowania dopiero od niedawna. Niniejsza praca przedstawia reakcje wybranych związków organicznych - alkoholi, kwasów karboksylowych, podstawionych fenoli, organicznych związków siarki i terpenów - z rodnikami występującymi w atmosferze (OH, NO3 i SO,-) oraz omawia ich znaczenie w procesach atmosferycznych i potencjalny udział w tworzeniu wtórnych aerozoli atmosferycznych. Pokazuje także prace laboratoryjne mające na celu wyznaczenie stałych szybkości oraz wyjaśnienie mechanizmu chemicznego poszczególnych reakcji, zwłaszcza reakcji z udziałem rodników siarkotlenowych. Na zakończenie praca omawia pokrótce możliwy wpływ przedstawionych reakcji na środowisko, ze szczególnym uwzględnieniem stanu biosfery i zdrowia człowieka.

9

Zastosowanie wysokoefektywnych procesów utleniania do oczyszczania ścieków z produkcji maści Efudix

Naumczyk J., Piotrowska A.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2004

|

Vol. 11, nr S2

199-207

PL

Przedstawiono wyniki badań nad utlenianiem 5-fluorouracylu oraz nad oczyszczaniem ścieków powstałych przy produkcji maści Efudix - 5%, zawierającej ten związek jako składnik aktywny. Utlenianie 5-fluorouracylu prowadzono metodą ozonowania przy pH = 12 i 13 oraz metodą O3/H2O2. Ponieważ najbardziej efektywna okazała się metoda ozonowania przy pH = 13, do badań nad oczyszczaniem ścieków zastosowano tylko tę metodę. Osiągnięto wysoki stopień redukcji wartości ChZT oraz pełny i szybki rozkład 5-fluorouracylu, rozpoczynający się od oderwania atomu fluoru od molekuły.

EN

The process of oxidation of 5-flurouracil and the treatment of wastewater from Efudix ointment production were investigated. 5-fluorouracil was oxidized by ozonation at pH = 12 and 13 and by O3/H2O2 method. Because the ozonation at pH = 13 proved to be the most effective method, this method was applied to the wastewater treatment. The high degree of COD reduction was achieved and 5-fluorouracil was completely and quickly destroyed. The process was initiated by fluorine detachment.

10

Podstawowe reakcje chemiczne ozonu w środowisku wodnym

Holcman J., Domaradzki M.

Ekologia i Technika

|

2003

|

R. 11, nr 2

16-19

EN

Fundamental properties and reactions of ozone in the water environment have been discussed. Chances for practical application of the ozonization have been indicated along with the meaning of hydroxyl radicals in the waters and sewage technologies.

11

Decomposition of Anthraquinone Dye in the Aqueous Solution by Ozone, Hydrogen Peroxide or UV Radiation

Perkowski J., Ledakowicz S.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2002

|

Vol. 8, no. 3 (38)

72--77

EN

The results into investigations of the decomposition of an anthraquinone dye (polan blue E2R) in an aqueous solution induced by ozone, hydrogen peroxide and UV radiation are discussed in the paper. The effect of the ozone dose and concentration, as well as the temperature on decolouration at different initial dye concentrations, were investigated. Low ozone concentrations enabled its better utilisation in the reaction with the dye, although the process rate was slow. An increase of gas flow rate and ozone concentration at the reactor inlet caused a decrease of ozone consumption from 80% to 49%. The hydrogen peroxide concentration from 0.05 to 0.1 mol/dm3 allowed us to obtain a 45% decolouration degree after 48 hours, with the process proceeding most quickly in the first 2 hours. It was found that the yield of anthraquinone dye photolysis in the aqueous solution was affected by both the power of the UV lamp and the character of the light which it emitted. It appeared most advantageous to use monoenergetic radiation in the UV range below 310 nm.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad rozkładem barwnika antrachinonowego − błękitu polanowego E2R w roztworze wodnym pod wpływem ozonu, nadtlenku wodoru i promieniowania UV. Zbadano wpływ dawki i stężenia ozonu oraz temperatury na proces dekoloryzacji przy różnych stężeniach początkowych barwnika. Niskie stężenia ozonu pozwalają na lepsze jego wykorzystanie w reakcji z barwnikiem jednak szybkość procesu jest niska. Wzrost szybkości przepływu gazu i stężenia ozonu na wlocie do reaktora powoduje obniżenie wykorzystania ozonu z 80% do 49%. Zastosowanie nadtlenku wodoru o stężeniu 0,05-0,1 mol/dm3 pozwoliło uzyskać po 48 godzinach reakcji, stopnie dekoloryzacji w granicach 45%, przy czym proces najszybciej przebiegał w ciągu pierwszych 2 godzin. Stwierdzono, że na wydajność procesu fotolizy barwnika antrachinonowego w roztworze wodnym ma wpływ zarówno moc stosowanej lampy UV jak i charakter emitowanego przez nią światła. Najkorzystniejsze jest stosowanie promieniowania monoenergetycznego z zakresu UV poniżej 310 nm.

12

Wpływ stałego pola magnetycznego na proces generowania rodników hydroksylowych w reakcji Fentona

Krzemieniewski M., Dobrzyńska A., Janczukowicz W., Pesta J., Zieliński M.

Chemik

|

2002

|

Vol. LV, nr 1

12-15

PL

Badano wpływ silnego stałego pola magnetycznego ma intensywność generowania rodników hydroksylowych w reakcji Fentona. Badania prowadzono przy użyciu wodnego roztworu siarczanu sodu. Pole magnetyczne generowano przy użyciu magnetzerów magnetycznych. Oznaczono wpływ pola magnetycznego na utlenianie siarczanów a także szybkość utleniania przy użyciu odczynnika Fentona w polu magnetycznym. Stwierdzono, że stałe pole magnetyczne sprzyja intensyfikacji powstawania rodników hydroksylowych. Zaobserwowano ponad 10-krotny wzrost szybkości procesu utleniania siarczynów.

EN

Influence of strong, constant, magnetic field on intensity of hydroxyl radicals generation in Fenton's reaction was investigated. The study was performed by the use of aqueous sodium sulphite solution. The magnetic field was generated with magnetic pile in magnetizers. The influence of the magnetic field on sulphites oxidation and also oxidation rate usind Fenton's reagent only and Fenton's reagent accompaned by magnetic field were determined. It was stated that constant magnetic field causes intensification of hydroxyl radicals generation. As a result of that, over ten times faster increase of sulphite oxidation process was observed. By use of magnetic field, added reagent dose caused three times increase of sulphite oxidation.