ЖИДКОФАЗНОЕ КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
Непрерывный рост и развитие промышленного сектора экономики приводит к постоянному увеличению загрязнения окружающей среды. Одну из наиболее высоких экологических нагрузок испытывают на себе водные ресурсы, причем все большее количество высокотоксичных соединений попадает в акватории водных бассейнов, используемых человеком для хозяйственно-бытовых нужд. Поэтому первостепенной задачей современной экологии является решение проблемы загрязнения водных ресурсов высокотоксичными органическими соединениями.
Фенол и его гомологи являются трудно деструктирующимися соединениями, ингибирующими биосинтез микроорганизмов, что значительно затрудняет самоочистку водных объектов. Так, минимальные токсические дозы, уменьшающие на 50% количество микроорганизмов, обеспечивающих обезвреживание опасных соединений в воде, для фенола, гидрохинона и катехина составляют всего лишь 22,1 мг/л [1], 0,08 мг/л [2], 31,8 мг/л [2], соответственно. Таким образом, попадание в водоем даже незначительного количества фенольных соединений приводит к уменьшению способности водного объекта к саморегенерации с помощью имеющегося геобиоценоза и невозможности в дальнейшем дезактивации других загрязнений. Кроме того, фенол и его производные обладают высокой токсичностью для человека и относятся к высоко опасным веществам 2-го класса опасности [3], а содержание фенола в питьевой воде не должно превышать ПДК 0,001 мг/л [4].
В настоящее время основными загрязнителями водных ресурсов фенольными соединениями являются химическая, целлюлозно-бумажная, текстильная и нефтехимическая промышленности. Причем на долю целлюлозно-бумажной промышленности приходится более трети от общего объема выбросов фенольных соединений. По данным водного кадастра средневзвешенный годовой выброс фенольных соединений в поверхностные воды Российской Федерации уменьшился с 250 т/год до 45 тон/год с 1991 г. по 2004 г. и стабилизировался на значении 45-50 т/год в 2004-2005 годах, но, несмотря на снижение, уровень загрязнения водных объектов остается достаточно высоким. В 2006 году ожидается увеличение средневзвешенного годового выброса фенольных соединений в несколько раз, что связано с поступлением большого количества бензола, фенола и других ядовитых соединений в акваторию р. Амур.
Для удаления фенольных соединений в настоящее время применяются: экстракция, сорбционные, мембранные и биологические методы очистки [5-8], однако ни один из вышеуказанных методов не позволяет осуществлять эффективное удаление фенола, что связано с недостаточной полнотой очистки, большим количеством побочных продуктов, высокой энергоемкостью и, как следствие, значительной стоимостью очистки. Все вышеперечисленное требует создания и внедрения новых высокоэффективных технологий очистки сточных вод от фенольных соединений.
Применение современных каталитических систем позволяет достичь глубокой конверсии фенольных соединений вплоть до углекислого газа и воды [9-30]. Однако процесс окисления является крайне сложным и сопровождается образованием большого числа промежуточных соединений, некоторые из которых обладают высокой стабильностью [9-12]. В зависимости от условий проведения процесса возможна (i) полная минерализация фенольных соединений с образованием СО2 и Н2О, (ii) формирование полимеров, которые могут быть легко отделены от водной среды при помощи фильтрования, коагуляции или флотации и (iii) формирование легко биодеградируемых соединений, таких как карбоновые кислоты. ............
