Ocena skuteczności procesu ozonowania katalitycznego z udziałem dwutlenku manganu na przykładzie wodnego roztworu 2-chloro-4-nitrofenolu (CNP)

• Autorzy: Andrzejewski P. , Herrero J. , Garcia-Consuegra U. L.

Warianty tytułu

EN

Efficacy assessment of manganese dioxide assisted catalytic ozonation in the example of 2-chloro-4-nitrophenyl (CNP)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W literaturze brakuje jednoznacznej oceny skuteczności procesu ozonowania katalitycznego na tlenkach metali, w tym dwutlenku manganu. Część prac zaprzecza kata-litycznej roli tlenków metali, natomiast inne ją potwierdzają. Z tego względu przeprowadzono porównawcze badania skuteczności ozonowania katalitycznego z udziałem dwutlenku manganu i ozonowania klasycznego. Związkiem poddawanym degradacji był 2-chloro-4-nitrofenolu (CNP). Zarówno obecność atomu chloru, jak i grupy nitrowej w pierścieniu aromatycznym tego związku skutkuje jego wysoką odpornością na degradację. Zbuforowany roztwór modelowy zawierający CNP w ilości 25 g/m³ poddawano ozonowaniu w reaktorze przez 20 min (próbki pobierano do 60. minuty reakcji), przy różnych wartościach pH, zarówno przy braku, jak i w obecności dwutlenku manganu w postaci suspensji. Wykazano, że CNP ulegał degradacji (maks. 40%) zarówno w procesie klasycznego, jak i katalitycznego ozonowania, przy czym skuteczność tego ostatniego była wyraźnie większa przy pH=7 niż przy pH=8. Ponadto stwierdzono, że degradacja CNP praktycznie ustawała po zakończeniu dawkowania ozonu, gdyż nie odnotowano dalszego ubytku CNP w czasie.

EN

Available literature provides inconclusive assessment of efficacy of metal oxide assisted (manganese dioxide including) ozonation process. Some study results negate catalytic role of metal oxides, while other research confirms it. Therefore, comparative studies assessing efficacy of manganese dioxide assisted catalytic ozonation and of a standard procedure were performed. 2-chloro-4-nitrophenyl (CNP) was chosen for the experiments. Both chlorine atom and nitro group in aromatic ring of the compound determine its high resistance to degradation. Buffered, CNP-containing (25 g/m³) model solution was ozonated in the reactor for 20 min (samples withdrawn up to 60 min) at varied pH and with or without manganese dioxide in suspension. It was demonstrated that CNP was degraded (up to 40%), both in standard and catalytic ozonation, while the efficacy of the latter was insignificantly higher at pH=7 than pH=8. Additionally, CNP degradation was demonstrated to cease when ozone dosing stopped. No further time-dependent CNP depletion was observed.

Słowa kluczowe

PL

ozon; katalityczne utlenianie; CNP; dwutlenek manganu

EN

ozone; catalytic ozonation; CNP; manganese dioxide

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 35, nr 4
• Strony: 57--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Andrzejewski P.

• Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, Wydział Chemii, Zakład Technologii Uzdatniania Wody, ul. Umultowska 89b, 61-614 Poznań

autor

Herrero J.

• Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, Wydział Chemii, Zakład Technologii Uzdatniania Wody, ul. Umultowska 89b, 61-614 Poznań

autor

Garcia-Consuegra U. L.

• Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, Wydział Chemii, Zakład Technologii Uzdatniania Wody, ul. Umultowska 89b, 61-614 Poznań

Bibliografia

• 1. J. NAWROCKI, B. KASPRZYK-HORDERN: The efficiency and mechanisms of catalytic ozonation. Applied Catalysis B: Environmental 2010, Vol. 99, pp. 27–42.
• 2. R. ANDREOZZI, A. INSOLA, V. CAPRIO, R. MAROTTA, V. TUFANO: The use of manganese dioxide as a heterogeneous catalyst for oxalic acid ozonation in aqueous solution. Applied Catalysis A: General 1996, Vol. 138, pp. 75–81.
• 3. S. TONG, W. LIU, W. LENG, Q. ZHANG: Characteristics of MnO2 catalytic ozonation of sulfosalicylic acid and propionic acid in water. Chemosphere 2003, Vol. 50, pp. 1359–1364.
• 4. R. ROSAL, M.S. GONZALO, A. RODRÍGUEZ, J.A. PERDIGÓN-MELÓN, E. GARCÍA-CALVO: Catalytic ozonation of atrazine and linuron on MnOx/Al2O3 and MnOx/SBA-15 in a fixed bed reactor. Chemical Engineering Journal 2010, Vol. 165, pp. 806–812.
• 5. H. XIAO, R. LIU, X. ZHAO, J. QU: Enhanced degradation of 2,4-dinitrotoluene by ozonation in the presence of manganese(II) and oxalic acid. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 2008, Vol. 286, pp. 149–155.
• 6. L. GAO, Y. ZHAI, H. MA, B. WANG: Degradation of cationic dye methylene blue by ozonation assisted with kaolin. Applied Clay Science 2009, Vol. 46, pp. 226–229.
• 7. J. NAWROCKI, L. FIJOŁEK: Effect of aluminium oxide contaminants on the process of ozone decomposition in water. Applied Catalysis B: Environmental 2013, Vol. 142–143, pp. 533–537.
• 8. M. SUI, S. XING, L. SHENG, S. HUANG, H. GUO: Heterogeneous catalytic ozonation of ciprofloxacin in water with carbon nanotube supported manganese oxides as catalyst. Journal of Hazardous Materials 2012, Vol. 227–228, pp. 227–236.
• 9. P. ANDRZEJEWSKI, L. FIJOŁEK: Role of manganese dioxide in N-nitrosodimethylamine (NDMA) formation during dimethylamine (DMA) or other NDMA precursors ozonation. In: L. RIZZO, V. BELGIORNO [Eds.]: Emerging Contaminants into the Environment: Contamination Pathways and Control, Chapter 3, ASTER Publisher 2012.
• 10. J. NAWROCKI, S. BIŁOZOR [red.]: Uzdatnianie wody. Procesy chemiczne i biologiczne. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2000.
• 11. S.C. ROY, P. DUTTA, L.N. NANDY, S.K. ROY, P. SAMUEL, S.M. PILLAI, V.K. KAUSHIK, M. RAVINDRANATHAN: Hydration of 3-cyanopyridine to nicotinamide over MnO2 catalyst. Applied Catalysis: General 2005, Vol. 290, No. 1–2, pp. 175–180.