Фото-Фентон деградация метилового оранжевого с использованием гетерогенных катализаторов на основе полифенилферросилоксана

  • О. Д. Арефьева Дальневосточный федеральный университет, остров Русский, поселок Аякс, Россия; Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Владивосток https://orcid.org/0000-0001-8001-4370
  • М. А. Самусь Дальневосточный федеральный университет, остров Русский, поселок Аякс, Россия https://orcid.org/0000-0002-3665-4714
  • А. И. Писарцева Дальневосточный федеральный университет, остров Русский, поселок Аякс, Россия
  • С. Г. Красицкая Дальневосточный федеральный университет, остров Русский, поселок Аякс, Россия https://orcid.org/0000-0002-6298-7344
  • М. С. Васильева Дальневосточный федеральный университет, остров Русский, поселок Аякс, Россия; Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Владивосток, Россия https://orcid.org/0000-0002-6716-1373
  • Н. В. Маслова Дальневосточный федеральный университет, остров Русский, поселок Аякс, Россия
Ключевые слова: полиферрофенилсилоксан, аморфный диоксид кремния, рисовая шелуха, Фентон-подобные катализаторы

Аннотация

Исследование относится к актуальному направлению использования эффективных окислительных процессов для деградации органических загрязнителей сточных вод. Синтезированы образцы полифенилферросилоксана и композиты на основе биогенного диоксида кремния, получаемого из рисовой шелухи, и полифенилферросилоксана с различным соотношением. Наличие функциональных групп на поверхности композитов исследовано методом ИК-спектроскопии. Исследована каталитическая активность полученных образцов в реакции деградации метилового оранжевого (рН = 6,8) в условиях УФ-облучения и в присутствии пероксида водорода. Показано, что композит с соотношением полиферрофенилсилоксана к диоксиду кремния, равном 1 : 1, отличается высокой каталитической активностью и стабильностью работы в реакции деградации метилового оранжевого в условиях эксперимента. Данный материал может быть использован как недорогой и экологичный Фентон-подобный катализатор для очистки сточных вод от стойких органических загрязнителей.

Литература

Gültekin, I., & Ince, N.H. (2007). Synthetic endocrine disruptors in the environment and water remediation by advanced oxidation processes. Journal of Environmental Management, 85, 816 - 832. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2007.07.020

Vilve, M., Hirvonen, A., & Sillanpää, M. (2009). Effects of reaction conditions on nuclear laundry water treatment in Fenton process. Journal of Hazardous Materials, 164(2-3), 1468 - 1473. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.09.058

Alikovskii, A.V., Krasitskaya, S.G., Balanov, M.I., Mirochnik, A.G., & Khal’chenko, I.G. (2012). Synthesis of polymetallophenylsiloxanes with the predicted metal content. Russian Journal of General Chemistry, 82(1), 59 - 65. https://doi.org/10.1134/S1070363212010094

Krasitskaya, S.G., & Alikovsky, A.V. (2010). Synthesis of polyferrovinylsiloxanes with regulated metal content. Russian journal of General Chemistry, 80(2), 245 - 249. https://doi.org/10.1134/S1070363210020106

Kulikova, V.S., Levitsky, M.M., Shestakov, A.F., & Shilov, A.E. (1998). Oxidation of 1,4-dimethylcyclohexane by perchloric acid catalyzed by polyphenylferrosiloxane. Russ. Chem. Bull., 47, 435 - 437. https://doi.org/10.1007/BF02495648

Zhdanov, A.A., Levitsky, M.M., Zavin, B.G., Egorov, B.M., & Shilkloper, O.Yu. (1988). A new thermal stabilizer - polyferrophenylsiloxanes for protective coatings used in high-temperature processes of the food industry. Proceedings of 7th meeting “Chemistry and practical application of organosilicon compounds”. L.: Nauka, Leningrad Branch. P. 73 (in Russ.).

Kolesnikov, I.M., Panchenkov, G.M., Andrianov, K.A., Zhdanov, A.A., Belov, N.N., & Levitskii, M.M. (1976). Catalytic activity of magnesium organosiloxanes. Russ. Chem. Bull., 25, 460. https://doi.org/10.1007/BF00922507

Pat. 4070343, USA, 1978.

Feher, F.J., & Blanski, R.L. (1990). Polyhedral oligometallasilsesquioxanes as models for silica-supported catalysts: chromium attached to two vicinal siloxy groups. J. Chem. Soc., Chem. Commun., 22, 1614 - 1616. https://doi.org/10.1039/c39900001614

Sobolevskii, M.V., Azovskaya, O.A., & Popelova, G.S. (1975). Properties and applications of organosilicon products. M.: Khimiya (in Russ.)

Pat. 810733, USSR, 1981.

Krasitskaya, S.G., Alikovsky, A.V., & Bessonova, V.I. (1993). Thermal-oxidative destruction of polymethylphenylsiloxane. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii, seriya khimiya i khimicheskaya tekhnologiya = Russian Journal of Chemistry and Chemical Technology, 36(9), 58 - 60 (in Russ.).

Shapkin, N.P., Leontyev, L. B., Alekseiko, L.N., Pobozhev, K.V., & Gardionov, S.V. (2013). The synthesis of polymerdispersionen with different ratios of magnesium to silicon. Butlerovskie soobshchenia = Butlerov Communications, 36(10), 48 - 51 (in Russ.).

Tokar, E.A., Vavrenyk, S.V., & Krasitskaya, S.G. (2017). Investigation of Cement Compositions Modification with Organosilicon Compounds. IOP Conference Series Materials Science and Engineering, 262(1), 012015. https://doi.org/10.1088/1757-899X/262/1/012015

Kabanova, A.V., & Gribova, V.V. (2016). Investigation of the possibility of using polyolovophenylsiloxane in a polymer composition. Proceedings of 6th All-Russian “Youth Scientific Conference. Chemistry and Technology of New Substances and Materials”. Syktyvkar. P. 35 - 38 (in Russ.).

Wang, Y., Fang, J., Crittenden, J.C., & Shen, C. (2017). Novel RGO/α-FeOOH supported catalyst for Fenton oxidation of phenol at a wide pH range using solar-light-driven irradiation. Journal of Hazardous Materials, 329(5), 321 - 329. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2017.01.041

Liu, Y., Jin, W., Zhao, Y., Zhang, G., & Zhang, W. (2017). Enhanced catalytic degradation of methylene blue by α-Fe2O3/graphene oxide via heterogeneous photo-Fenton reactions. Applied Catalysis B: Environmental, 206, 642 - 652. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2017.01.075

Yaping, Z., Jiangyong, H., & Hongbin, C. (2010). Elimination of estrogen and its estrogenicity by heterogeneous photo-Fenton catalyst β-FeOOH/resin. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 212(2-3), 94 - 100. http://dx.doi.org/10.1016/j.jphotochem.2010.04.001

Sheydaei, M., Aber, S., & Khataee, A. (2014). Preparation of a novel γ-FeOOH-GAC nano composite for decolorization of textile wastewater by photo Fenton-like process in a continuous reactor. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 392, 229 - 234. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2014.05.019

Liao, Q., Sun, J., & Gao, L. (2009). Degradation of phenol by heterogeneous Fenton reaction using multi-walled carbon nanotube supported Fe2O3 catalysts. Colloids and Surfaces. A: Physicochemical and Engineering Aspects, 345, 95 - 100. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2009.04.037

Arefieva, O.D., Vasilyeva, M.S., Zemnukhova, L.A., & Timochkina, A.S. (2019). Heterogeneous photo-Fenton oxidation of lignin of rice husk alkaline hydrolysates using Fe-impregnated silica catalysts. Environmental Technology. https://doi.org/10.1080/09593330.2019.1697376

Arefieva, O.D., Vasilyeva, M.S., Kuryavy, V.G., Ustinov, A.Yu., Zemnukhova, L.A., & Gushchina, D.D. (2020). Oxidative destruction of phenol on Fe/SiO2 catalysts. Water Science and technology, 81(10), 2189 - 2201. https://doi.org/10.2166/wst.2020.277

Pat. 1060633, USSR, 2005.

Kreshkov, А.G. (1962). Guidance for the analysis of organosilicon compounds. М.: Goskhimizdat (in Russ.).

Terent’ev, A.P., & Luskina, B.М. (1959). Elementary organic analysis by the method of “wet combustion”. Zhurnal analiticheskoi khimii = Journal of Analytical Chemistry, 14(1), 112 - 117 (in Russ.).

GOST (State Standard) 10555-75. Reagents and highly pure substances. Colorimetric methods for determining the content of iron impurities, 2006 (in Russ.).

Zemnukhova, L.A., Egorov, A.G., Fedorishcheva, G.A., Sokol’nitskaya, T.A., Barinov, N.N., & Botsul, A.I. (2006). Properties of amorphous silica produced from rice and oat processing waste. Inorganic materials, 42(1), 24 - 29. https://doi.org/10.1134/S0020168506010067

Zemnukhova, L.A., Panasenko, A.E., Fedorishcheva, G.A., Maiorov, V.Y., Tsoi, E.A., Shapkin, N.P., & Artem’yanov, A.P. (2014). Composition and structure of amorphous silica produced from rice husk and straw. Inorganic Materials, 50(1), 75 - 81. https://doi.org/10.1134/S0020168514010208

Опубликован
2020-12-26
Как цитировать
Арефьева, О. Д., Самусь, М. А., Писарцева, А. И., Красицкая, С. Г., Васильева, М. С., & Маслова, Н. В. (2020). Фото-Фентон деградация метилового оранжевого с использованием гетерогенных катализаторов на основе полифенилферросилоксана. Химическая безопасность, 4(2), 117 - 130. https://doi.org/10.25514/CHS.2020.2.18008
Раздел
Технологии ликвидации источников химической опасности