Фотокаталитическая очистка воды

Студ. Ворошилов Э.С., к.т.н., доц. Алексеев И.С.

Вода есть основа жизни на Земле. Стремительный рост населения, развитие промышленности и проблемы экологии привели к сильному загрязнению вод вредными веществами. Фотокаталитическая очистка воды на основе нанокристаллического TiO2 наиболее экологически чистый и экономически выгодный метод.

Так же, как и в воздухе, в воде органические примеси, попав на поверхность частички TiO2, могут быть окислены до CO2 и H2O. К настоящему времени показано, что в облучаемых суспензиях TiO2 этому процессу подвержены практически любые органические соединения. Однако, как правило, характерное время полного окисления составляет несколько часов, это частично связано с существенно более медленной диффузией органических молекул в воде, чем в воздухе.

Наиболее перспективно использование TiO2 для очистки сточных вод в накопительных резервуарах и отстойниках. Показано, что пестициды, используемые в сельском хозяйстве, в водоемах разрушаются в течение нескольких месяцев. Добавление небольших количеств безвредного TiO2 позволяет сократить это время до нескольких дней без использования искусственных источников света, так как процесс идет под действием солнечного света.

На рисунке 1 представлен упрощенный принцип действия реактора. Под воздействием солнечных лучей и при взаимодействии с TiO2, покрывающим поверхность стенок реактора, происходит расщепление примесей в воде.

 

tez14-02

 

Рисунок 1 – Принцип действия реактора

   

Данный реактор предназначен для очистки воды путём ее обеззараживания в процессе циркуляции через корпус, внутри которого размещены бактерицидные ультрафиолетовые лампы и стекла с нанесенным обеззараживающим веществом. Предварительно загрязненную воду, которая подаётся в установку, следует первично очистить от грубых загрязнений (стружка, пыль и др. крупные примеси). После первичной очистки вода заполняет свободный объем установки. Вода протекает между стеклами с нанесенным на них диоксидом титана и в ней разлагаются такие материалы, как грязь, сажа, химические препараты и раздражители, бактерии, органические материалы и др. Бактерицидные ультрафиолетовые лампы, установленные за кварцевым стеклом, губительно действуют на микроорганизмы находящиеся в воде. Обеззараживающий эффект ультрафиолетового излучения, в основном, обусловлен фотохимическими реакциями, в результате которых происходят необратимые повреждения ДНК и РНК. Помимо нуклеиновых кислот ультрафиолет действует и на другие структуры микроорганизмов, что вызывает, в конечном итоге, их гибель.

Проходя все стадии очистки, вода является полностью очищенной и пригодной для дальнейшего безопасного и безвредного для человеческого организма использования.


Опубликовано в сборнике тезисов докладов XLVII Научно-технической конференции преподавателей и студентов УО «ВГТУ», 2014 г.

УДК 661.882’022–14