Влияние предварительного окисления ПАВ на эффективность биосорбции на активном угле
Изучен процесс продолжительного динамического фильтрования на активном угле в двух биосорбционных системах – без предварительной окислительной обработки исходного вещества и после озонирования. Показано, что при одинаковой нагрузке на активный уголь по органическому веществу эффективность процесса б...
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України
2007
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5494 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Влияние предварительного окисления ПАВ на эффективность биосорбции на активном угле / Н.А. Клименко, Л.В. Невинная, Ю.В. Сидоренко,О.Г. Швиденко, Ю.О. Швадчина // Химия и технология воды. — 2007. — Т. 29, № 1. — С. 27-41. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860253498372784128 |
|---|---|
| author | Клименко, Н.А. Невинная, Л.В. Сидоренко, Ю.В. Швиденко, О.Г. Швадчина, Ю.О. |
| author_facet | Клименко, Н.А. Невинная, Л.В. Сидоренко, Ю.В. Швиденко, О.Г. Швадчина, Ю.О. |
| citation_txt | Влияние предварительного окисления ПАВ на эффективность биосорбции на активном угле / Н.А. Клименко, Л.В. Невинная, Ю.В. Сидоренко,О.Г. Швиденко, Ю.О. Швадчина // Химия и технология воды. — 2007. — Т. 29, № 1. — С. 27-41. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Изучен процесс продолжительного динамического фильтрования на активном угле в двух биосорбционных системах – без предварительной окислительной обработки исходного вещества и после озонирования. Показано, что при одинаковой нагрузке на активный уголь по органическому веществу эффективность процесса биосорбции после предварительного озонирования в 2,3 раза меньше, чем без предварительной обработки, что коррелирует с изменением свободной энергии адсорбции.
Вивчено процес тривалого динамічного фільтрування на активованому вугіллі в двох біосорбційних системах – без попередньоїокислювальної обробки вихідної речовини і після озонування. Показано, що при однаковому навантаженні на активоване вугілля по органічній речовині ефективність процесу біосорбції після попереднього озонування в 2,3 рази менше, ніж без попередньої обробки, що корелює зі зміною вільної енергії адсорбції.
The process of continious dynamic filtration at activated carbon in two biosorption systems – after ozonation and without initial substance preliminary oxidation treatment. It is shown that at equal loading at activated carbon the efficiency of biosorption process after preliminary ozonation is 2 – 3 times less than without preliminary processing, that correlates with free energy change of adsorption.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:46:14Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹1 27
ÓÄÊ 628.162.8+541.183+661.183.2
Í.À. Êëèìåíêî, Ë.Â. Íåâèííàÿ, Þ.Â. Ñèäîðåíêî,
Î.Ã. Øâèäåíêî, Þ.Î. Øâàä÷èíà
ÂËÈßÍÈÅ ÏÐÅÄÂÀÐÈÒÅËÜÍÎÃÎ ÎÊÈÑËÅÍÈß ÏÀ ÍÀ
ÝÔÔÅÊÒÈÂÍÎÑÒÜ ÁÈÎÑÎÐÁÖÈÈ ÍÀ ÀÊÒÈÂÍÎÌ ÓÃËÅ
Èçó÷åí ïðîöåññ ïðîäîëæèòåëüíîãî äèíàìè÷åñêîãî ôèëüòðîâàíèÿ íà àêòèâ-
íîì óãëå â äâóõ áèîñîðáöèîííûõ ñèñòåìàõ – áåç ïðåäâàðèòåëüíîé îêèñëèòåëü-
íîé îáðàáîòêè èñõîäíîãî âåùåñòâà è ïîñëå îçîíèðîâàíèÿ. Ïîêàçàíî, ÷òî ïðè
îäèíàêîâîé íàãðóçêå íà àêòèâíûé óãîëü ïî îðãàíè÷åñêîìó âåùåñòâó ýôôåê-
òèâíîñòü ïðîöåññà áèîñîðáöèè ïîñëå ïðåäâàðèòåëüíîãî îçîíèðîâàíèÿ â 2,3 ðàçà
ìåíüøå, ÷åì áåç ïðåäâàðèòåëüíîé îáðàáîòêè, ÷òî êîððåëèðóåò ñ èçìåíåíèåì
ñâîáîäíîé ýíåðãèè àäñîðáöèè.
Èçâåñòíî, ÷òî ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ ñîðáöèîííîé î÷èñòêè âîäû
îò ðàñòâîðåííûõ îðãàíè÷åñêèõ ïðèìåñåé ìîæíî ñóùåñòâåííî óâåëè÷èòü
ðåñóðñ ðàáîòû ñîðáöèîííûõ ôèëüòðîâ çà ñ÷åò ðàçâèòèÿ áèîëîãè÷åñêîé
àêòèâíîñòè â ñëîå ñîðáåíòà. Îñîáåííî ýòî ýôôåêòèâíî â ñëó÷àå èñïîëü-
çîâàíèÿ àêòèâíîãî óãëÿ (ÀÓ) [1]. Ïðîöåññû àäñîðáöèè íà ÀÓ ïðè íàëè-
÷èè íà ïîâåðõíîñòè ìîäèôèöèðóþùåé áèîïëåíêè (òàê íàçûâàåìîé áèî-
ñîðáöèè) âñå áîëüøå ïðèâëåêàþò âíèìàíèå èññëåäîâàòåëåé. Îäíàêî
åäèíîãî ïðåäñòàâëåíèÿ î ìåõàíèçìå áèîñîðáöèè è âîçìîæíîñòÿõ ðåãó-
ëèðîâàíèÿ ýôôåêòèâíîñòè ïðîöåññà íåò.
 ðÿäå ñëó÷àåâ ïðåäâàðèòåëüíîå îçîíèðîâàíèå âîäíûõ ðàñòâîðîâ
îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ ïåðåä áèîñîðáöèåé ïîâûøàåò ýôôåêòèâíîñòü
ïðîöåññà [2]. Îçîí òðàíñôîðìèðóåò îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ, êîëè÷å-
ñòâåííî îïðåäåëÿåìûå êàê îáùèé îðãàíè÷åñêèé óãëåðîä (ÎÎÓ), â áîëåå
áèîäåãðàäèðóåìóþ ôîðìó, ò.å. â áèîóñâîÿåìûé îáùèé îðãàíè÷åñêèé óã-
ëåðîä (ÁÎÎÓ) [2 – 4]. Ïðè ýòîì ñòåïåíü óäàëåíèÿ ðàñòâîðåííîãî îðãàíè-
÷åñêîãî óãëåðîäà â ïðîöåññå áèîñîðáöèè ñóùåñòâåííî çàâèñèò îò êîëè-
÷åñòâà îáðàçîâàâøåãîñÿ ÁÎÎÓ ïðè îçîíèðîâàíèè [5]. Îäíàêî èçâåñòíî,
÷òî ïðè îçîíèðîâàíèè ñóùåñòâóåò íåêîòîðûé ïðåäåë îáðàçîâàíèÿ ÁÎÎÓ.
 [4, 6] óñòàíîâëåíî, ÷òî ìàêñèìóì áèîäåãðàäèðóåìûõ ïðîäóêòîâ îáðà-
çóåòñÿ ïðè ñòåïåíè ðàçðóøåíèÿ ÎÎÓ íà ~ 30% ïðè îçîíèðîâàíèè è íå
âîçðàñòàåò, äàæå åñëè äîçà îçîíà èëè ïðîäîëæèòåëüíîñòü ðåàêöèè áóäóò
óâåëè÷èâàòüñÿ. Âîçìîæíî, ïðè÷èíà ýòîãî çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî òðàíñ-
ôîðìàöèÿ ÎÎÓ â ÁÎÎÓ ìîæåò èíãèáèðîâàòüñÿ ñàìèìè ïðîäóêòàìè ÁÎÎÓ,
îáðàçóþùèìèñÿ â ïðîöåññå îçîíèðîâàíèÿ, ïîòîìó ÷òî ïîñëåäíèå ìîãóò
òàêæå ïîãëîùàòü îçîí. Ïîñëå îçîíèðîâàíèÿ öåëåñîîáðàçíî êàê ìîæíî
Í.À. ÊËÈÌÅÍÊÎ, Ë.Â. ÍÅÂÈÍÍÀß, Þ.Â. ÑÈÄÎÐÅÍÊÎ, Î.Ã. ØÂÈÄÅÍÊÎ,
Þ.Î. ØÂÀÄ×ÈÍÀ , 2006
28 ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹1
ïîëíåå óäàëÿòü ïðîäóêòû äåñòðóêöèè îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ, ÷òîáû
óìåíüøèòü ïîâòîðíûé ðîñò ìèêðîîðãàíèçìîâ â ðàñïðåäåëèòåëüíîé âîä-
íîé ñèñòåìå è ñâåñòè ê ìèíèìóìó ïðèñóòñòâèå ñîåäèíåíèé ñ âîçìîæíûì
òîêñè÷åñêèì äåéñòâèåì.
Èíîãäà ñî÷åòàíèå ïðåäâàðèòåëüíîãî îêèñëåíèÿ áèîðåçèñòåíòíûõ
ÏÀ ñ ïîñëåäóþùèì áèîõèìè÷åñêèì îêèñëåíèåì [7 – 9] ìîæåò èìåòü è
îòðèöàòåëüíûé ýôôåêò [7]. Ýòî îáóñëîâëåíî ðÿäîì ôàêòîðîâ, êîòîðûå
ñâÿçàíû êàê ñ îáðàçîâàíèåì ëåãêî àññèìèëèðóåìûõ ìèêðîîðãàíèçìàìè
ïðîäóêòîâ ðàçðóøåíèÿ ÏÀÂ, òàê è ñ ïîÿâëåíèåì â âîäå ïîñëå îêèñëåíèÿ
òîêñè÷íûõ äëÿ ìèêðîîðãàíèçìîâ ñîåäèíåíèé [10,11].
Âîçìîæíî, îòðèöàòåëüíîå âîçäåéñòâèå îçîíèðîâàíèÿ íà ïðîöåññ
áèîäåñòðóêöèè (â áèîñîðáöèè) ñâÿçàíî ñ ÿâëåíèåì êàòàáîëèòíîé ðåï-
ðåññèè. Ïðè ðîñòå êóëüòóðû íà ñðåäàõ ñ ðàçëè÷íûìè ñóáñòðàòàìè ìåõà-
íèçì èíäóêöèè (ò.å. ÿâëåíèå, ïðè êîòîðîì ôåðìåíòû â êëåòêå ñèíòåçèðó-
þòñÿ ëèøü â îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ ïðè íàëè÷èè â ñðåäå âåùåñòâà –
èíäóêòîðà) îáåñïå÷èâàåò ñèíòåç ôåðìåíòîâ äëÿ óòèëèçàöèè èìåþùåãî-
ñÿ â ñðåäå ñóáñòðàòà. Åñëè ñóáñòðàòîâ íåñêîëüêî, òî ñíà÷àëà óòèëèçèðó-
åòñÿ îäèí èç íèõ. Ïîñëå èñ÷åðïàíèÿ ýòîãî ñóáñòðàòà èíäóöèðóåòñÿ ñèí-
òåç ôåðìåíòîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ óòèëèçàöèþ âòîðîãî, ìåíåå âûãîäíîãî
äëÿ êëåòêè ñóáñòðàòà. Òî åñòü ïåðâûé ñóáñòðàò ðåïðåññèðóåò ñèíòåç ôåð-
ìåíòîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ ïåðåðàáîòêó âòîðîãî ñóáñòðàòà.
Ñ êàòàáîëè÷åñêîé ðåïðåññèåé òåñíî ñâÿçàí ýôôåêò äèàóêñèè, êîòîðûé
ïðîÿâëÿåòñÿ â çàäåðæêå ðîñòà êóëüòóðû ïîñëå èñ÷åðïàíèÿ ïåðâîãî ñóáñòðàòà
è îáóñëîâëåí òåì, ÷òî äëÿ íàêîïëåíèÿ ôåðìåíòîâ, êàòàëèçèðóþùèõ ïåðå-
ðàáîòêó îñòàâøåãîñÿ ñóáñòðàòà, òðåáóåòñÿ íåêîòîðîå âðåìÿ.
Áîëüøèíñòâî ôåðìåíòîâ, êàòàëèçèðóþùèõ ñèíòåç àìèíîêèñëîò, íóê-
ëåîòèäîâ è äðóãèõ ñîåäèíåíèé, ðåãóëèðóåòñÿ ïî ïðèíöèïó îáðàòíîé ñâÿ-
çè. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî êîíå÷íûé ïðîäóêò öåïè áèîõèìè÷åñêèõ ðåàêöèé
ïîäàâëÿåò ñèíòåç èëè èíãèáèðóåò äåéñòâèå ôåðìåíòà, êàòàëèçèðóþùåãî
ïåðâóþ ðåàêöèþ öåïè. Ðåãóëÿöèÿ ïî ïðèíöèïó îáðàòíîé ñâÿçè ìîæåò
îñóùåñòâëÿòüñÿ ïóòåì èíãèáèðîâàíèÿ èëè ðåïðåññèè ñîîòâåòñòâóþùåãî
ôåðìåíòà. Òàêèì îáðàçîì, ýôôåêò ïîëîæèòåëüíîãî èëè îòðèöàòåëüíîãî
âëèÿíèÿ ïðåäâàðèòåëüíîãî îêèñëåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ íà áèîäåñò-
ðóêöèîííûå ïðîöåññû îáóñëîâëåí ñëîæíîé ñèñòåìîé ôóíêöèîíèðîâà-
íèÿ ìèêðîîðãàíèçìîâ. Ïîýòîìó äëÿ ïðàêòè÷åñêèõ öåëåé öåëåñîîáðàçíî
íàéòè óïðîùåííûé îáîáùåííûé êðèòåðèé, ïîçâîëÿþùèé àïðèîðè îöå-
íèâàòü ñòåïåíü ïðåäâàðèòåëüíîãî îêèñëåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ ïå-
ðåä áèîñîðáöèåé.
Ðàíåå íà ïðèìåðå àäñîðáöèè ÏÀÂ è ôåíîëà áûëî ïîêàçàíî [12], ÷òî
ñòåïåíü î÷èñòêè âîäû îò ðàñòâîðåííûõ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ àêòèâ-
íûì óãëåì çàâèñèò îò âåëè÷èíû èçìåíåíèÿ ñâîáîäíîé ýíåðãèè àäñîðá-
öèè Ãèááñà (–∆Gà
0).
ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹1 29
Óñòàíîâëåíî, ÷òî ñíèæåíèå – ∆Gà
0 óâåëè÷èâàåò âêëàä áèîäåñòðóêöèè
â îáùóþ ýôôåêòèâíîñòü áèîñîðáöèè íà ÀÓ. Îäíàêî äåòàëüíî ýòîò ïðî-
öåññ íå áûë èññëåäîâàí, à ïîëó÷åííûå äàííûå íå ïîçâîëèëè îäíîçíà÷íî
óñòàíîâèòü âçàèìîñâÿçü ìåæäó – ∆Gà
0 è ýôôåêòèâíîñòüþ áèîñîðáöèè.
Èçâåñòíî, ÷òî èçìåíåíèå – ∆Gà
0ñâÿçàíî ñ èçìåíåíèåì ðàñòâîðèìîñòè –
÷åì âûøå ðàñòâîðèìîñòü îðãàíè÷åñêîãî ñîåäèíåíèÿ, òåì íèæå
– ∆Gà
0[13]. Òàêèì îáðàçîì, ñíèæåíèå – ∆Gà
0è óâåëè÷åíèå ðàñòâîðèìîñòè
îðãàíè÷åñêîãî âåùåñòâà ïîâûøàþò ýôôåêòèâíîñòü ïðîòåêàíèÿ áèîàäñîðá-
öèîííûõ ïðîöåññîâ íà ÀÓ. Íà îñíîâàíèè ýòîãî ìû ïðåäëîæèëè èñïîëüçî-
âàòü îöåíêó âåëè÷èíû – ∆Gà
0 ïîñëå ïðåäâàðèòåëüíûõ ñòàäèé ïîäãîòîâêè
âîäû (â ÷àñòíîñòè îêèñëåíèÿ) êàê ïîêàçàòåëÿ, âëèÿþùåãî íà ïîñëåäóþùåå
èçìåíåíèå ýôôåêòèâíîñòè áèîñîðáöèè íà ÀÓ. Ïîäòâåðæäåíèå ïðàâîìî÷íî-
ñòè òàêîãî ïîäõîäà áûëî ïîëó÷åíî ïðè èññëåäîâàíèè âëèÿíèÿ ïðåäâàðèòåëü-
íîãî ôîòîêàòàëèòè÷åñêîãî îêèñëåíèÿ ðàñòâîðåííîãî àíèîííîãî ÏÀ ïåðåä
áèîñîðáöèåé [14]. Áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî ñíèæåíèå âåëè÷èíû – ∆Gà
0 ñ 38,1
(äëÿ èñõîäíîãî ðàñòâîðà) äî 30,6 êÄæ/ìîëü (äëÿ ðàñòâîðà ïîñëå îêèñëåíèÿ)
óâåëè÷èâàåò ñòåïåíü áèîñîðáöèîííîãî óäàëåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ â
ñëîå ÀÓ â 1,5 – 2 ðàçà. Ýòî îáóñëîâëåíî îáðàçîâàíèåì â ðåçóëüòàòå îêèñëå-
íèÿ ìíîãîêîìïîíåíòíîé ñìåñè âåùåñòâ ñ ðàçëè÷íîé ìîëåêóëÿðíîé ìàñ-
ñîé è áîëåå ãèäðîôèëüíûõ ïî ñðàâíåíèþ ñ èñõîäíûì ñîåäèíåíèåì.
 ñëó÷àå îêñèýòèëèðîâàííûõ íåèîíîãåííûõ ÏÀ (ÍÏÀÂ) ìîæíî
îæèäàòü, ÷òî ïðåäâàðèòåëüíîå îêèñëåíèå íå áóäåò îêàçûâàòü ñòîëü îäíî-
çíà÷íîãî ýôôåêòà âñëåäñòâèå ñïåöèôèêè îáðàçîâàíèÿ ïðîäóêòîâ îêèñ-
ëåíèÿ ñ ðàçëè÷íîé ñòåïåíüþ ãèäðîôèëüíî-ëèïîôèëüíîãî áàëàíñà.
Òàêèì îáðàçîì, öåëüþ äàííîé ðàáîòû áûëî èññëåäîâàíèå ñïåöèôè-
êè áèîñîðáöèîííîãî èçâëå÷åíèÿ àêòèâíûì óãëåì îêñèýòèëèðîâàííûõ
ÍÏÀÂ èç âîäíûõ ðàñòâîðîâ áåç èõ ïðåäâàðèòåëüíîé îêèñëèòåëüíîé îá-
ðàáîòêè è ïîñëå îçîíèðîâàíèÿ. Èçâåñòíî, ÷òî â ðåçóëüòàòå îêèñëåíèÿ
îêñèýòèëèðîâàííûõ ÍÏÀÂ îçîíîì â çàâèñèìîñòè îò óñëîâèé ïðîöåññà
ìîæåò ïðîèñõîäèòü ëèáî ðàçðóøåíèå àðîìàòè÷åñêîãî ÿäðà, ëèáî ïîñòå-
ïåííîå óêîðà÷èâàíèå îêñèýòèëüíîé öåïè. Õàðàêòåð è ñòåïåíü âëèÿíèÿ
ïðåäâàðèòåëüíîãî õèìè÷åñêîãî îêèñëåíèÿ íà ñîñòàâ îáðàçóþùèõñÿ ïðî-
äóêòîâ çàâèñÿò îò òåõíîëîãè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ îêèñëåíèÿ, à ñòåïåíü
áèîäîñòóïíîñòè ïðîäóêòîâ îêèñëåíèÿ – îò õèìè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ îáðà-
çóþùèõñÿ âåùåñòâ [15]. Îëèãîìåðû àëêèëôåíîëýòîêñèëàòîâ ñ êîðîòêîé
îêñèýòèëüíîé öåïüþ (nEO<7) áèîëîãè÷åñêè îêèñëÿþòñÿ ìåäëåííåå, ÷åì
âåùåñòâà ñ nEO = 12 – 40 [16].  ëþáîì ñëó÷àå êà÷åñòâåííàÿ è êîëè÷å-
ñòâåííàÿ èäåíòèôèêàöèÿ ïðîäóêòîâ îêèñëåíèÿ îçîíîì èëè Î3 / ÓÔ – ïðî-
öåññ äîñòàòî÷íî òðóäîåìêèé è äëèòåëüíûé.  ñâÿçè ñ ýòèì íàìè ïðåäëî-
æåíî èñïîëüçîâàòü â êà÷åñòâå èíäèêàòîðà îöåíêè áèîðåçèñòåíòíîñòè â
ïðîöåññå áèîñîðáöèè ïðîäóêòîâ îêèñëåíèÿ îêñèýòèëèðîâàííûõ ÍÏÀÂ
30 ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹1
âåëè÷èíó – ∆Gà
0, îïðåäåëåííóþ íà îñíîâå èñïîëüçîâàíèÿ ìåòîäà "óñ-
ëîâíîãî êîìïîíåíòà".
 [17] ïîêàçàíî, ÷òî ðàñ÷åò èçîòåðì àäñîðáöèè ñìåñè îðãàíè÷åñêèõ
âåùåñòâ íåèçâåñòíîãî ñîñòàâà ìîæíî îñóùåñòâëÿòü, èñïîëüçóÿ êîíöåíò-
ðàöèþ ïîñëåäíèõ â âèäå ÕÏÊ èëè ÎÎÓ. Ñóòü òàêîãî ïîäõîäà çàêëþ÷àåò-
ñÿ â òîì, ÷òî àäñîðáöèÿ íåèäåíòèôèöèðîâàííîé ñìåñè îðãàíè÷åñêèõ âå-
ùåñòâ âûðàæàåòñÿ â âèäå àäñîðáöèè "óñëîâíîãî êîìïîíåíòà",
õàðàêòåðèçóåìîãî âåëè÷èíîé ÕÏÊ. Ïðåäñòàâèâ èçîòåðìó "óñëîâíîãî êîì-
ïîíåíòà " â êîîðäèíàòàõ Và /à* – 103/Ñ*, ìîæíî îïðåäåëèòü êîíñòàíòó àä-
ñîðáöèîííîãî ðàâíîâåñèÿ ïî êîòàíãåíñó óãëà íàêëîíà ëèíåéíîãî ó÷àñò-
êà èçîòåðìû, ïîñêîëüêó íà ýòîì ó÷àñòêå çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà
àêòèâíîñòè áëèçêî ê åäèíèöå (Và – ïðåäåëüíûé àäñîðáöèîííûé îáúåì
àäñîðáåíòà; à*è Ñ* – óäåëüíàÿ àäñîðáöèÿ è êîíöåíòðàöèÿ, âûðàæàåìûå
ñîîòâåòñòâåííî â åä.ÕÏÊ/ã è ìãÎ/ äì3 ).
Òàêîé ïîäõîä ïîçâîëèò àïðèîðè îöåíèòü ïîëîæèòåëüíîå è îòðèöà-
òåëüíîå âëèÿíèå ïðåäâàðèòåëüíîãî îêèñëåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ íà
ýôôåêòèâíîñòü áèîñîðáöèîííîãî ïðîöåññà.
Äëÿ ïðîâåðêè ïðàâîìî÷íîñòè âûñêàçàííîé ãèïîòåçû â êà÷åñòâå îáúåê-
òà èññëåäîâàíèÿ áûëè èñïîëüçîâàíû äâå áèîñîðáöèîííûå ñèñòåìû, ÷åðåç
êîòîðûå â òå÷åíèå äëèòåëüíîãî âðåìåíè ôèëüòðîâàëè ðàñòâîð îêñèýòèëè-
ðîâàíííîãî àëêèëôåíîëà (ðèñ.1). Îäíó ñèñòåìó (ðèñ.1, à, ñèñòåìà1) èñïîëü-
çîâàëè áåç ïðåäâàðèòåëüíîé îêèñëèòåëüíîé îáðàáîòêè. Âî âòîðîé ñèñòå-
ìå (ðèñ.1, á, ñèñòåìà 2) ðàñòâîð ÍÏÀÂ ïðåäâàðèòåëüíî ïîäâåðãàëè
îêèñëåíèþ îçîíîì.
Ìåòîäèêà ýêñïåðèìåíòà.  ðàáîòå áûë èñïîëüçîâàí êîñòî÷êîâûé ÀÓ
(ÊÀÓ) ñî ñëåäóþùèìè ïàðàìåòðàìè ïîðèñòîé ñòðóêòóðû: îáúåì ìèêðî-
ïîð – 0,155 ñì3/ã, ïîâåðõíîñòü ìåçîïîð – 930 ì2/ã, àäñîðáöèîííûé îáúåì
ïîð – 0,376 ñì3/ã. Ýòîò óãîëü â ïðîöåññàõ äèíàìè÷åñêîãî ôèëüòðîâàíèÿ íà-
õîäèëñÿ â äâóõ ôîðìàõ: ñ åñòåñòâåííîé áèîïëåíêîé, îáðàçóþùåéñÿ â ïðî-
öåññå ôèëüòðîâàíèÿ ÷åðåç ÊÀÓ âîäíîãî ðàñòâîðà ñ àäñîðáòèâîì; ïðåäâàðè-
òåëüíî áèîëîãè÷åñêè àêòèâèðîâàííûé áàêòåðèÿìè òèïà Ðseudomonas [12].
 êà÷åñòâå àäñîðáòèâà èñïîëüçîâàëè íîíèëôåíîëýòîêñèëàò (NÐhEO) –
ñìåñü îêñèýòèëèðîâàííûõ àëêèëôåíîëîâ ñ îáùåé ôîðìóëîé
ÑnH2n+1C6H4O(C2H4O)mH, ãäå n = 8 – 10, m = 1– 17. Ïðîâåäåííàÿ ìåòîäîì
õðîìàòî-ìàññ-ñïåêòðîìåòðèè èäåíòèôèêàöèÿ èíäèâèäóàëüíûõ ñîåäèíå-
íèé, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ NPhEO, ïîêàçàëà íàëè÷èå ñâîáîäíûõ àëêèëôå-
íîëîâ ñ ðàäèêàëîì Ñ7 – Ñ9 (â îñíîâíîì Ñ9) è îêñèýòèëèðîâàííûõ àëêèë-
ôåíîëîâ ñ ðàçëè÷íûì ÷èñëîì îêñèýòèëüíûõ ãðóïï.  ñîîòâåòñòâèè ñ ýòèì
ñîêðàùåííàÿ ôîðìóëà àäñîðáòèâà ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíà êàê
Ñ9H19C6H4O(C2H4O)mH. Ñîäåðæàíèå îðãàíè÷åñêîãî âåùåñòâà â òåõíè÷åñ-
êîì ïðîäóêòå – 99, âëàãè – 0,5%.
ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹1 31
Ðèñ. 1. Ñõåìà ëàáîðàòîðíîé óñòàíîâêè äëÿ ïðîâåäåíèÿ áèîñîðáöèîííûõ
èññëåäîâàíèé (à – áåç ïðåäâàðèòåëüíîãî îêèñëåíèÿ, ñèñòåìà 1; á – ñ
ïðåäâàðèòåëüíûì îçîíèðîâàíèåì, ñèñòåìà 2): ², ²² – ïåðâàÿ è âòîðàÿ
ñåêöèÿ ñèñòåìû 1; 1 – 5 – òî÷êè îòáîðà ïðîá â äàííîé ñèñòåìå; τ –
ïðîäîëæèòåëüíîñòü êîíòàêòà ðàñòâîðà ñ àêòèâíûì óãëåì â ïðîöåññå
ôèëüòðîâàíèÿ ÷åðåç ñèñòåìó 2
Èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëè íà ìîäåëüíûõ ðàñòâîðàõ ÍÏÀ ñ íà÷àëü-
íîé êîíöåíòðàöèåé 50 ± 3 ìã/äì3, ïðèãîòîâëåííûõ íà âîäîïðîâîäíîé âîäå
(äëÿ ðàñòâîðà áåç ïðåäâàðèòåëüíîãî îêèñëåíèÿ), à òàêæå óìÿã÷åííîé
âîäîïðîâîäíîé âîäå (ðÍ 7,7 – 7,8) (äëÿ ðàñòâîðà ñ ïðåäâàðèòåëüíûì îçî-
íèðîâàíèåì) [18].
Àäñîðáöèîííûå èññëåäîâàíèÿ â ðàâíîâåñíûõ óñëîâèÿõ (ïîëó÷åíèå
èçîòåðì àäñîðáöèè NÐhEO íà ÀÓ) ïðîâîäèëè ïðè 20°Ñ (293 Ê) ïî ñòàí-
äàðòíîé ìåòîäèêå [13].
Ïðè èçó÷åíèè àäñîðáöèè â äèíàìè÷åñêèõ óñëîâèÿõ â ñòåêëÿííûå
êîëîíêè äèàìåòðîì 0,025 ì ïîìåùàëè ñâåæèé àäñîðáåíò èëè æå ñîäåð-
32 ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹1
æàùèé èììîáèëèçîâàííûå áàêòåðèè. Èñïîëüçîâàëè ÀÓ ñ ôðàêöèåé 0,5 –
2 ìì. Âîäíûå ðàñòâîðû ÏÀ ïðè ïîìîùè ïåðèñòàëüòè÷åñêîãî íàñîñà
ÍÏ-1 èëè ãèäðîñòàòè÷åñêè ïðîïóñêàëè ñ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ ÷åðåç
ñëîé ÀÓ.
Ñðåäíÿÿ ñêîðîñòü ôèëüòðîâàíèÿ, ðàññ÷èòàííàÿ íà ïîëíîå ñå÷åíèå
êîëîíêè, äëÿ ðàñòâîðîâ ÏÀÂ ñîñòàâëÿëà â óñòàíîâêå ñ ïðåäâàðèòåëüíûì
îêèñëåíèåì 100 ñì3/÷ (0,24 ì3/(ì2. ÷)); â óñòàíîâêå áåç ïðåäâàðèòåëüíîãî
îçîíèðîâàíèÿ – 200 ñì3/÷ (0,41ì3/(ì2. ÷)).
Êàæäàÿ àíàëèçèðóåìàÿ ïðîáà ñîîòâåòñòâîâàëà îïðåäåëåííîìó âðå-
ìåíè êîíòàêòà ðàñòâîðà ñ ÀÓ (ðèñ.1).
Êîíòðîëü NPhEO â ôèëüòðàòå îñóùåñòâëÿëè ðàçëè÷íûìè ìåòîäàìè:
ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêèì (ïðè λ = 225 íì); ôîòîìåòðè÷åñêèì – ñ èñïîëü-
çîâàíèåì ðåàêöèè ñ ôîñôîðíî-ìîëèáäåíîâîé êèñëîòîé [19]; ïî ïîêàçà-
òåëþ ÕÏÊ.
Èññëåäîâàíèå ãîìîëîãîâ ñ ðàçëè÷íîé ñòåïåíüþ îêñèýòèëèðîâàíèÿ
ïðîâîäèëè ìåòîäîì òîíêîñëîéíîé õðîìàòîãðàôèè ïðè ïîìîùè ñòåêëÿí-
íûõ ïëàñòèí ñ ñèëèêàãåëåì 60 F254 ("Merck", Ãåðìàíèÿ) è ñïåêòðîäåíñè-
òîìåòðà ÊÌ3 ("Opton", Ãåðìàíèÿ) [20].
Ðåçóëüòàòû è èõ îáñóæäåíèå. Ôèëüòðîâàíèå ðàñòâîðîâ ÍÏÀ ÷å-
ðåç áèîñîðáöèîííûå ñèñòåìû îñóùåñòâëÿëè â òå÷åíèå 24 ì-öåâ äî íà-
ñòóïëåíèÿ ïðîñêîêà â ôèëüòðàò ñìåñè îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé ñ êîí-
öåíòðàöèåé 32,8 ìãÎ/äì3 äëÿ ñèñòåìû 1 è 12 ì-öåâ – ñ êîíöåíòðàöèåé
ïðîñêîêà 54,9 ìãÎ/äì3 äëÿ ñèñòåìû 2.
Òàê êàê â îáåèõ áèîñîðáöèîííûõ ñèñòåìàõ èñõîäíàÿ êîíöåíòðàöèÿ
îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ è ìàññà óãëÿ áûëè ðàçëè÷íûìè, äëÿ êîððåêòíîãî
ñðàâíåíèÿ ðåçóëüòàòîâ è ïîñòðîåíèÿ âûõîäíûõ êðèâûõ äèíàìèêè áèî-
ñîðáöèè (ðèñ. 2) â êà÷åñòâå ïàðàìåòðà, îòêëàäûâàåìîãî íà îñè àáñöèññ,
èñïîëüçîâàëè âåëè÷èíû èñõîäíîé íàãðóçêè îðãàíè÷åñêîãî âåùåñòâà íà
åäèíèöó ìàññû ñîðáåíòà (W, åä.ÕÏÊ/ã óãëÿ).
Äëÿ îöåíêè âêëàäà áèîäåñòðóêöèîííîé ñîñòàâëÿþùåé â îáùóþ ýô-
ôåêòèâíîñòü áèîñîðáöèîííîãî ïðîöåññà â ñîîòâåòñòâèè ñ ïîäõîäàìè,
ðàçâèòûìè â [12], áûëè èçìåðåíû èçîòåðìû àäñîðáöèè îðãàíè÷åñêèõ
âåùåñòâ íà ÀÓ èç ñëåäóþùèõ ðàñòâîðîâ: èñõîäíûé ðàñòâîð NPhEO áåç
ïðåäâàðèòåëüíîãî îçîíèðîâàíèÿ; èñõîäíûé ðàñòâîð NPhEO ñ ïðåäâàðè-
òåëüíîé îêèñëèòåëüíîé îáðàáîòêîé; ðàñòâîð NPhEO, âûòåêàþùèé èç I
ñåêöèè ñèñòåìû 1; ðàñòâîð NPhEO, âûòåêàþùèé èç I ñåêöèè ñèñòåìû 2
(25 ìèí); ðàñòâîð NPhEO, âûòåêàþùèé èç II ñåêöèè ñèñòåìû 2 (35 ìèí)
(ñì. ðèñ. 1).
ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹1 33
0
70
140
0 800 1600 2400
W, åä.ÕÏÊ/ã óãëÿ
1
2
3
4
5
ÕÏÊ, ìãÎ/äì3
Ðèñ. 2. Âûõîäíûå êðèâûå äèíàìèêè áèîñîðáöèè â ñèñòåìàõ 1 è 2 : 1, 5 –
ñèñòåìà 1 ñîîòâåòñòâåííî ïîñëå I è II ñåêöèé ; 2 – 4 – ñèñòåìà 2 ïðè τ
ñîîòâåòñòâåííî 25, 35 è 60 ìèí
Ïîëó÷åííûå èçîòåðìû àäñîðáöèè ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 3 è 4.
0
400
800
0 200 400
Ñ ð, ìãÎ/äì3
à , åä.ÕÏÊ/ ã
Ðèñ. 3. Èçîòåðìà àäñîðáöèè èñõîäíîãî ðàñòâîðà íîíèëôåíîëýòîêñèëàòà
áåç ïðåäâàðèòåëüíîãî îçîíèðîâàíèÿ
Óñðåäíåííàÿ âåëè÷èíà ÕÏÊ äëÿ èñõîäíîãî ðàñòâîðà, ïîñòóïàþùåãî â
ñèñòåìó 1, ñîñòàâëÿëà 137 ìãÎ/äì3, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò âåëè÷èíå ðàâíîâåñ-
íîé àäñîðáöèè àð = 700 åä.ÕÏÊ/ã; äëÿ ñèñòåìû 2 – 105 ìãÎ/äì3, ÷òî ñîîò-
âåòñòâóåò àð = 650 åä.ÕÏÊ/ã.
34 ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹1
Ðèñ. 4. Èçîòåðìû àäñîðáöèè îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ íà ÊÀÓ: 1 – ñèñòåìà
2 (τ = 35 ìèí); 2 – èñõîäíûé ðàñòâîð ïîñëå ïðåäâàðèòåëüíîãî
îçîíèðîâàíèÿ; 3 – ñèñòåìà 2 (τ = 25 ìèí); 4 – ñèñòåìà 1, ðàñòâîð ïîñëå
I ñåêöèè
 òàáë. 1 ïðèâåäåíû ñðàâíèòåëüíûå äàííûå ýôôåêòèâíîñòè áèîñîðá-
öèîííîãî ôèëüòðîâàíèÿ ðàñòâîðîâ NPhEO áåç è ñ ïðåäâàðèòåëüíûì îêèñ-
ëåíèåì. Ñðàâíåíèå ïðîâîäèëè ïî íåñêîëüêèì ñå÷åíèÿì âûõîäíûõ êðè-
âûõ ôèëüòðîâàíèÿ, êîòîðûå ñîîòâåòñòâóþò îäèíàêîâûì èñõîäíûì
íàãðóçêàì ïî îðãàíè÷åñêîìó âåùåñòâó.
Òàáëèöà 1. Ñðàâíèòåëüíûå äàííûå ýôôåêòèâíîñòè áèîñîðáöèîííîãî
ôèëüòðîâàíèÿ ðàñòâîðîâ NÐhEO áåç (1) è ñ ïðåäâàðèòåëüíûì îêèñëåíèåì (2)
Íàãðóçêà â áèîñîðáöèîííîé ñèñòåìå,
åä.ÕÏÊ/ã óãëÿ
282 564 752 950
Ïàðàìåòð
1 2 1 2 1 2 1 2
Îáúåì ôèëüòðàòà, äì3 300 126 600 253 800 338 950 427
Âåëè÷èíà ÕÏÊ â
ôèëüòðàòå ïîñëå
áèîñîðáöèîííîé
ñèñòåìû, ìãÎ/äì3
5 5 10 11 14 28 32.2 50
ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹1 35
Îáúåìû ðàñòâîðà, ïðîøåäøåãî ÷åðåç áèîñîðáöèîííûå ñèñòåìû ïðè
îäèíàêîâîé èñõîäíîé íàãðóçêå, â îáîèõ ñëó÷àÿõ ñóùåñòâåííî ðàçëè÷à-
þòñÿ. Äëÿ ñèñòåìû 2 îáúåì ðàñòâîðà â ~ 2,3 ðàçà ìåíüøå, ÷åì äëÿ ñèñ-
òåìû 1. Íàðàñòàíèå âûõîäíîé êîíöåíòðàöèè îðãàíè÷åñêîãî âåùåñòâà â
ôèëüòðàòå ïî âåëè÷èíå ÕÏÊ òàêæå ïðîèñõîäèò â áîëüøåé ñòåïåíè â ñëó-
÷àå ñèñòåìû 2, ÷åì ñèñòåìû 1.
Äëÿ îáúÿñíåíèÿ ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ ïðîàíàëèçèðîâàëè âûõîä-
íûå êðèâûå ôèëüòðîâàíèÿ íà îñíîâå ñâåäåíèé î êà÷åñòâåííîì ñîñòàâå
ïðîäóêòîâ, ñîäåðæàùèõñÿ â ðàñòâîðàõ, ïîñòóïàþùèõ â ðàçíûå ïî âûñîòå
÷àñòè ñèñòåì 1 è 2. Ïðè ýòîì áûëè îöåíåíû âåëè÷èíû èçìåíåíèÿ – ∆Gà
0
äëÿ âñåõ ïÿòè òèïîâ èçîòåðì, ïðèâåäåííûõ âûøå (ðèñ.3, 4). Ðàñ÷åòíûå
äàííûå ïîêàçàíû â òàáë. 2.
Òàáëèöà 2. Âåëè÷èíà èçìåíåíèÿ ñâîáîäíîé ýíåðãèè àäñîðáöèè Ãèááñà íà
àêòèâíîì óãëå èç ðàñòâîðîâ ñ ðàçëè÷íûì ñîäåðæàíèåì ãîìîëîãîâ è
ïðîäóêòîâ îêèñëåíèÿ íîíèëôåíîëýòîêñèëàòà, îïðåäåëåííàÿ íà îñíîâå
èñïîëüçîâàíèÿ ìåòîäà "óñëîâíîãî êîìïîíåíòà"
Ðàñòâîð
Âåëè÷èíà –∆Gєà (êÄæ/ìîëü),
îïðåäåëåííàÿ ïî ìåòîäó
″óñëîâíîãî êîìïîíåíòà″
Èñõîäíûé ðàñòâîð NPhEO 26,98
Ðàñòâîð ïîñëå I ñåêöèè ñèñòåìû 1 15,90
Èñõîäíûé ðàñòâîð ïîñëå
îçîíèðîâàíèÿ 29,89
Ðàñòâîð ïîñëå I ñåêöèè ñèñòåìû 2 29,67
Ðàñòâîð ïîñëå II ñåêöèè ñèñòåìû 2 33,19
Êðîìå òîãî, òå æå ðàñòâîðû ïðîàíàëèçèðîâàíû ìåòîäîì òîíêîñëîé-
íîé õðîìàòîãðàôèè äëÿ îïðåäåëåíèÿ cîñòàâà ñìåñè ãîìîëîãîâ èñõîäíîãî
îáðàçöà NÐhEO è îêñèýòèëèðîâàííûõ ïðîäóêòîâ õèìè÷åñêîé è áèîëî-
ãè÷åñêîé äåñòðóêöèè, ñîäåðæàùèõñÿ â ðàñòâîðàõ.
Íà ðèñ. 5 ïðåäñòàâëåíà äåíñèòîãðàììà ñîäåðæàíèÿ â èñõîäíîì ðà-
ñòâîðå NÐhEO ãîìîëîãîâ ýòîãî ïðîäóêòà. Êàê âèäíî èç óêàçàííîãî ðè-
ñóíêà (êðèâàÿ 1), ñîäåðæàíèå âåùåñòâ ñ nEO<6 è nEO>9 ãîðàçäî íèæå ïî
ñðàâíåíèþ ñ äðóãèìè ãîìîëîãàìè.
36 ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹1
Ðèñ. 5. Äåíñèòîãðàììû íîíèëôåíîëýòîêñèëàòîâ â ôèëüòðàòå áèîñîðá-
öèîííîé óñòàíîâêè (ñèñòåìà1) ïðè íàãðóçêå íà àêòèâíîì óãëå ïî
îðãàíè÷åñêîìó âåùåñòâó ïðè W = 800 åä.ÕÏÊ/ã: 1 – èñõîäíûé ðàñòâîð
íîíèëôåíîëýòîêñèëàòà; 2 – 5 – ôèëüòðàòû ñîîòâåòñòâåííî èç òî÷åê
îòáîðà ïðîá 2 – 5 ñèñòåìû 1 (ñì. ðèñ.1, à )
Ðàíåå â [12] áûëî ïîêàçàíî, ÷òî â íà÷àëüíûé ïåðèîä ðàáîòû ñèñòå-
ìû 1 âñëåäñòâèå õðîìàòîãðàôè÷åñêîãî ðàñïðåäåëåíèÿ âåùåñòâ âäîëü
ñëîÿ ÀÓ â âåðõíåé ÷àñòè ñëîÿ óãëÿ íàáëþäàþòñÿ íàêîïëåíèå áîëåå ãèä-
ðîôîáíûõ ãîìîëîãîâ NÐhEO ñ nEO<6 è èíòåíñèâíàÿ áèîäåñòðóêöèÿ ãî-
ìîëîãîâ ñ nEO>7 â ñëîÿõ ñîðáåíòà, ðàñïîëîæåííûõ íèæå.
Íà ðèñ. 5 ïðèâåäåíû òàêæå ðåçóëüòàòû êà÷åñòâåííîãî àíàëèçà ñî-
ñòàâà ôèëüòðàòîâ â ðàçëè÷íûõ òî÷êàõ ñèñòåìû 1 â íà÷àëüíûé ïåðèîä
(ïðè íàãðóçêå íà ÀÓ ïî îðãàíè÷åñêîìó âåùåñòâó W = 800 åä.ÕÏÊ/ã) .
Êàê âèäíî èç ñîïîñòàâëåíèÿ êðèâûõ 1 è 2 (ðèñ. 5), â ïðîöåññå ôèëü-
òðîâàíèÿ ÷åðåç ñëîé ÀÓ àäñîðáöèÿ èíäèâèäóàëüíûõ ñîåäèíåíèé áîëåå
ãèäðîôîáíîãî õàðàêòåðà ñ nEO<7 ÿâëÿåòñÿ ïðåäïî÷òèòåëüíåé, ÷òî ïîä-
òâåðæäàåò àíàëèç ðàñòâîðà, âûòåêàþùåãî èç I ñåêöèè ñèñòåìû 1 (òî÷êà
îòáîðà 2, êðèâàÿ 2). Àíàëèç îáðàçöîâ ôèëüòðàòà èç âåðõíåé ÷àñòè II ñåê-
öèè (òî÷êà îòáîðà 3, êðèâàÿ 3) ïîêàçàë, ÷òî ðàñïðåäåëåíèå ïèêîâ èíäè-
âèäóàëüíûõ îêñèýòèëèðîâàííûõ àëêèëôåíîëîâ ïîäîáíî ðàñïðåäåëåíèþ
â ðàñòâîðå, âûòåêàþùåì èç I ñåêöèè (êðèâàÿ 2), íî êîíöåíòðàöèÿ ãîìî-
ëîãîâ óìåíüøàåòñÿ. Ïðè ïðîõîæäåíèè ðàñòâîðà ÷åðåç ñëîé, ìîäèôèöè-
ðîâàííûé ìèêðîîðãàíèçìàìè (òî÷êà îòáîðà 4, êðèâàÿ 4), íàáëþäàåòñÿ óâå-
ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹1 37
ëè÷åíèå ñîäåðæàíèÿ èíäèâèäóàëüíûõ ãîìîëîãîâ ñ nEO<7 âäîëü àäñîðá-
öèîííîé ñèñòåìû ñ îäíîâðåìåííûì óìåíüøåíèåì êîìïîíåíòîâ ñ nEO≥7.
Ïîäîáíîå ÿâëåíèå õàðàêòåðíî äëÿ ïðîöåññà ìèêðîáèîëîãè÷åñêîé äåñò-
ðóêöèè íîíèëôåíîëîâ ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ îêñèýòèëèðîâàíèÿ, â ðåçóëü-
òàòå êîòîðîãî îáðàçóþòñÿ èíäèâèäóàëüíûå ãîìîëîãè ñ áîëåå íèçêîé ñòå-
ïåíüþ îêñèýòèëèðîâàíèÿ [20]. Êîìáèíàöèÿ ìèêðîáèîëîãè÷åñêîé
äåñòðóêöèè NÐhEO âäîëü àäñîðáöèîííîé êîëîíêè ñ àäñîðáöèåé íà ÀÓ
îáåñïå÷èâàåò ïîëíîå îòñóòñòâèå NÐhEO â âîäå, âûòåêàþùåé èç ñèñòå-
ìû 1 (òî÷êà îòáîðà 5, êðèâàÿ 5). Ýòî ïîäòâåðæäàåòñÿ ðåçóëüòàòàìè àíà-
ëèçà êîíå÷íîãî îáðàçöà âîäû èç II ñåêöèè.
Ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàáîòû ñèñòåìû 1 íàáëþäàåòñÿ
íåêîòîðîå èçìåíåíèå ñîñòàâà ôèëüòðàòà, âûòåêàþùåãî èç I ñåêöèè. Íà
ðèñ. 6 ïðèâåäåíû äåíñèòîãðàììû ôèëüòðàòîâ, ïîëó÷åííûå ïðè ðàçëè÷-
íûõ âåëè÷èíàõ íàãðóçêè W íà I ñåêöèþ ñèñòåìû 1. Êàê âèäíî, ïðè íà-
ãðóçêå 580 åä.ÕÏÊ/ã (êðèâàÿ 1) ïðîèñõîäèò óâåëè÷åíèå ñîäåðæàíèÿ ãî-
ìîëîãîâ ñ nEO>7 è áîëüøîé ïðîñêîê ãîìîëîãîâ ñ nEO<6.
Ðèñ. 6. Äåíñèòîãðàììû íîíèëôåíîëýòîêñèëàòîâ â ôèëüòðàòàõ ïðè
íàãðóçêå íà àêòèâíîì óãëå ïî îðãàíè÷åñêîìó âåùåñòâó (W, åä.ÕÏÊ/ã) â
ñèñòåìå 1: 1 – 580; 2 – 800; 3 – 865; 4 – 1000
Ïðè äàëüíåéøåì óâåëè÷åíèè äëèòåëüíîñòè ðàáîòû óêàçàííîé ñèñ-
òåìû (W = 800 ìãÕÏÊ/ã) â ôèëüòðàò ïðîäîëæàþò ïîñòóïàòü áîëåå ãèä-
ðîôèëüíûå ãîìîëîãè ñ nEO>7 è ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâóþò ãîìîëîãè ñ íèç-
êîé ñòåïåíüþ îêñèýòèëèðîâàíèÿ (êðèâàÿ 2). Ïðè ýòîì îáðàçóþùàÿñÿ ñìåñü
38 ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹1
îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé â îáùåì áàëàíñå äîñòàòî÷íî ãèäðîôèëüíà, êàê
âèäíî èç èçîòåðìû àäñîðáöèè è îöåíêè âåëè÷èíû èçìåíåíèÿ ñâîáîäíîé
ýíåðãèè Ãèááñà ñ 26,98 äî 15 êÄæ/ìîëü (òàáë. 3). Ðåçêîå ñíèæåíèå âåëè-
÷èíû – ∆Gà
0 ïîñëå I ñåêöèè ñèñòåìû 1 ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîìó óâå-
ëè÷åíèþ ðåñóðñà ðàáîòû II ñåêöèè.  ðåçóëüòàòå òàêîãî ñî÷åòàíèÿ ïîâû-
øàåòñÿ îáùàÿ ýôôåêòèâíîñòü ðàáîòû ýòîé ñèñòåìû.
Ïðè óâåëè÷åíèè íàãðóçêè îò 865 äî 1000 åä.ÕÏÊ/ã (ðèñ. 6, êðèâûå
3, 4) â ôèëüòðàòå ïîÿâëÿþòñÿ ñíà÷àëà íåçíà÷èòåëüíûå êîëè÷åñòâà ãîìî-
ëîãîâ ñ nEO<6, à çàòåì ïðîèñõîäèò è áîëåå ðåçêîå èõ âîçðàñòàíèå. Óâå-
ëè÷åíèå êîëè÷åñòâà ãèäðîôîáíûõ ãîìîëîãîâ òîðìîçèò, ïî âñåé âåðîÿò-
íîñòè, ïðîöåññ áèîäåñòðóêöèè àäñîðáèðîâàííûõ ñîåäèíåíèé, è íà
âûõîäíûõ êðèâûõ äèíàìè÷åñêîãî ôèëüòðîâàíèÿ çàôèêñèðîâàí ïðîñêîê
NÐhEO â ôèëüòðàò ïîñëå II ñåêöèè ñèñòåìû 1.
Íåñêîëüêî èíàÿ êàðòèíà íàáëþäàåòñÿ ïðè ôèëüòðîâàíèè ðàñòâîðà
NÐhEO ÷åðåç ñèñòåìó 2 ïîñëå ïðåäâàðèòåëüíîé îêèñëèòåëüíîé îáðà-
áîòêè îçîíîì. Ðàíåå íàìè áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ðàñòâîð NÐhEO â óìÿã÷åí-
íîé âîäîïðîâîäíîé âîäå öåëåñîîáðàçíî îáðàáàòûâàòü äîçîé îçîíà 7 –
13 ìã/äì3. Ïðè ýòîì èñõîäíàÿ êîíöåíòðàöèÿ ñîåäèíåíèÿ óìåíüøàåòñÿ ïðè-
ìåðíî â äâà ðàçà. Òàêîé ðåæèì îêèñëåíèÿ áûë âûáðàí â ñîîòâåòñòâèè ñ
ðåçóëüòàòàìè áèîòåñòèðîâàíèÿ è äàííûìè ðàáîòû [18].
Êà÷åñòâåííûé àíàëèç ðàñòâîðà ïîñëå îêèñëåíèÿ ìåòîäîì ÒÑÕ (ðèñ. 7,
êðèâàÿ 1) ïîêàçûâàåò, ÷òî ïðè âûáðàííîì ðåæèìå îçîíèðîâàíèÿ â ðà-
ñòâîðå ñóùåñòâåííî óâåëè÷èâàåòñÿ ñîäåðæàíèå ãîìîëîãîâ ñ nEO<5 è
óìåíüøàåòñÿ ñîäåðæàíèå òàêîâûõ ñ nEO>6. Äàëüíåéøèé àíàëèç ôèëüò-
ðàòîâ ìåòîäîì ÒÑÕ ïðîâîäèëè ïðè íàãðóçêàõ íà ÀÓ ïî îðãàíè÷åñêîìó
âåùåñòâó 975 è 1080 åä.ÕÏÊ/ã óãëÿ â ðàçíûõ ÷àñòÿõ ñèñòåìû 2. Ïîëó÷åí-
íûå äåíñèòîãðàììû ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 7.
Àíàëèç ôèëüòðàòà ïîñëå êîíòàêòà ñ óãëåì â òå÷åíèå 25 ìèí (W =
975 åä. ÕÏÊ/ã) (êðèâàÿ 2) ïîêàçàë, ÷òî â ðàñòâîðå ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâó-
þò ãîìîëîãè ñ nEO = 6 – 11, íî èìååòñÿ äîñòàòî÷íîå êîëè÷åñòâî ãîìîëîãîâ
ñ nEO = 3 – 5. Ïîñëå êîíòàêòà ñ óãëåì â òå÷åíèå 35 ìèí (W = 1080 åä.ÕÏÊ / ã)
(êðèâàÿ 3) ôèêñèðóåòñÿ íåáîëüøîå êîëè÷åñòâî âåùåñòâ ñ nÅÎ = 6 – 13, íî
îñòàþòñÿ åùå â äîñòàòî÷íîì êîëè÷åñòâå ãîìîëîãè ñ nÅÎ = 3 – 5. Äàëüíåé-
øèé êîíòàêò ôèëüòðàòà ñ ÀÓ (60 ìèí) ïðèâîäèò ê ïîÿâëåíèþ íåèäåíòè-
ôèöèðîâàííîé ñìåñè âåùåñòâ áåç õàðàêòåðíûõ ïèêîâ.
Òàêèì îáðàçîì, îçîíèðîâàíèå ñóùåñòâåííî ïîâûøàåò ñîäåðæàíèå
ãîìîëîãîâ ñ íèçêîé ñòåïåíüþ îêñèýòèëèðîâàíèÿ è, ñîîòâåòñòâåííî, ñ
ìåíüøåé ðàñòâîðèìîñòüþ, ÷òî äîëæíî òîðìîçèòü áèîäåñòðóêöèþ. Òàêîå
âëèÿíèå îçîíèðîâàíèÿ îòðàæàåòñÿ è íà èçìåíåíèè âåëè÷èíû – ∆Gà
0
ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹1 39
Ðèñ. 7. Äåíñèòîãðàììû íîíèëôåíîëýòîêñèëàòîâ â ôèëüòðàòàõ ïðè
ðàçëè÷íîé íàãðóçêå íà àêòèâíîì óãëå ïî îðãàíè÷åñêîìó âåùåñòâó â
ñèñòåìå 2: 1 – èñõîäíûé ðàñòâîð íîíèëôåíîëýòîêñèëàòà ïîñëå
îáðàáîòêè îçîíîì; 2 – W = 975 åä.ÕÏÊ/ã, τ = 25 ìèí; 3 – W = 1080 åä.ÕÏÊ/ã,
τ = 35 ìèí
Êàê âèäíî èç äàííûõ òàáë. 2, âåëè÷èíà – ∆Gà
0 â ñëó÷àå îçîíèðîâàíèÿ
âîäû âîçðàñòàåò íà ~3 êÄæ/ìîëü è ïðàêòè÷åñêè íå èçìåíÿåòñÿ ïðè ôèëü-
òðîâàíèè ðàñòâîðà ÷åðåç I ñåêöèþ ñèñòåìû 2. Áîëåå òîãî, ïîñëå ôèëüò-
ðîâàíèÿ ðàñòâîðà ÷åðåç II ñåêöèþ óêàçàííàÿ âåëè÷èíà âîçðàñòàåò åùå
íà 3,5 êÄæ/ìîëü. Ýòî óâåëè÷åíèå ñòàíîâèòñÿ ïîíÿòíûì, åñëè ðàññìîòðåòü
äåíñèòîãðàììû 2 è 3 (ðèñ.7) ôèëüòðàòà ïîñëå I è II ñåêöèé ñèñòåìû 2. Êàê
âèäíî, â ôèëüòðàòå ôèêñèðóåòñÿ ïîâûøåííîå ñîäåðæàíèå áîëåå ãèäðîôîá-
íûõ ãîìîëîãîâ ñ nEO<5. Â ñîîòâåòñòâèè ñ âûñêàçàííîé íàìè ãèïîòåçîé
îáùàÿ ýôôåêòèâíîñòü áèîñîðáöèîííîãî ïðîöåññà â ñèñòåìå 2 äîëæíà ñíè-
æàòüñÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ ñèñòåìîé 1. Êðîìå òîãî, â III ñåêöèè ñèñòåìû 2
ïðîöåññ äîëæåí ïðîòåêàòü ìåíåå ýôôåêòèâíî, íåæåëè âî II ñåêöèè.
Íà îñíîâàíèè ïðîâåäåííûõ èññëåäîâàíèé ìîæíî ñäåëàòü âûâîä î
çàâèñèìîñòè ýôôåêòèâíîñòè áèîñîðáöèîííîãî ïðîöåññà îò âåëè÷èíû èç-
ìåíåíèÿ ñâîáîäíîé ýíåðãèè àäñîðáöèè Ãèááñà ñìåñè îðãàíè÷åñêèõ âå-
ùåñòâ íà ÀÓ, à òàêæå çíà÷èòåëüíî óïðîñòèòü îïðåäåëåíèå ðàöèîíàëüíûõ
óñëîâèé ïðåäâàðèòåëüíîãî îêèñëåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé ïåðåä
áèîñîðáöèåé.
40 ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹1
Ðåçþìå. Âèâ÷åíî ïðîöåñ òðèâàëîãî äèíàì³÷íîãî ô³ëüòðóâàííÿ íà
àêòèâîâàíîìó âóã³ëë³ â äâîõ á³îñîðáö³éíèõ ñèñòåìàõ – áåç ïîïåðåäíüî¿
îêèñëþâàëüíî¿ îáðîáêè âèõ³äíî¿ ðå÷îâèíè ³ ï³ñëÿ îçîíóâàííÿ. Ïîêàçà-
íî, ùî ïðè îäíàêîâîìó íàâàíòàæåíí³ íà àêòèâîâàíå âóã³ëëÿ ïî îðãàí³÷í³é
ðå÷îâèí³ åôåêòèâí³ñòü ïðîöåñó á³îñîðáö³¿ ï³ñëÿ ïîïåðåäíüîãî îçîíóâàííÿ
â 2,3 ðàçè ìåíøå, í³æ áåç ïîïåðåäíüî¿ îáðîáêè, ùî êîðåëþº ç³ çì³íîþ
â³ëüíî¿ åíåð㳿 àäñîðáö³¿.
N.A. Klimenko, L.V. Nevynnaja,
Yu.V. Sydorenko, O.G. Shvydenko, Ju.A. Shvadchyna
INFLUENCE OF SURFACTANTS PRELIMINARY OXIDATION
ON BIOSORPTION EFFICIENCY AT ACTIVATED CARBON
Summary
The process of continious dynamic filtration at activated carbon in two
biosorption systems – after ozonation and without initial substance preliminary
oxidation treatment. It is shown that at equal loading at activated carbon the
efficiency of biosorption process after preliminary ozonation is 2 – 3 times
less than without preliminary processing, that correlates with free energy change
of adsorption.
1. Ñèðîòêèí À.Ñ., Êîøêèíà Ë.Þ., Èïïîëèòîâ Ê.Ã., Åìåëüÿíîâ Â.Ì.//
Áèîòåõíîëîãèÿ. – 2002. – ¹1. – Ñ.54 – 60.
2. Goel S.H., Reymond M., Bouwer E.J. // J. Amer.Water Works Assoc. –
1995. – 87, N 1. – P.90 –105.
3. Siddiqui M.S., Amy G.L., Murphy B.D. // Water Res. – 1997. – 31, N 12. –
P.3098 –3106.
4. Volk C., Renner P., Paillard H., Joret J.C // Ozone: Sci. Eng. – 1993. –
15, N 5. – P.389 – 404.
5. Nishijima W., Kim W.H., Shoto E., Okada M. // Water Sci. and Technol. –
1998. – 38, N 6. – P.163 –169.
6. Wrickle B., Petzoldt H., Heiser H., Bornmann K. // Advances in Slow
Sand and Alternative Biological Filtration / Eds. N. Graham, R. Col-
lins. – New York: John Wiley &Sons, 1996.– P. 37– 41.
7. Chang E.E., Liang C.H., Ko Y.W., Chiang P.C. // Ozone: Sci. Eng .–
2002. – 24, N5.– Ð. 357 – 367.
ISSN 0204–3556. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû, 2007, ò. 29, ¹1 41
8. Beltran F.J., Garcia-Araya J.F., Alvarez P.M. //Ind. Eng. Chem.Res. –
2000. – 39, N7. – P.2221 – 2227.
9. Áóðñîâà Ñ.Í., Æàâîðîíêîâà Â.È., Ìîèñååâà Ð.Ô. // Âîäîñíàáæ. è
ñàí.òåõíèêà. – 1990. – ¹7. – Ñ.5 – 7.
10. Martienssen M. //Water Res. – 2000. – 34, N6. – P.3917 – 3929.
11. Ahel M., Giger W., Koch M. // Ibid. – 1994. – 28, N5. – P.1131 –1147.
12. Klimenko N., Winther-Nielsen M., Smolin S. et al. // Ibid. – 2002.– 36,
N20. – Ð.5132 – 5140.
13. Êîãàíîâñêèé À.Ì., Êëèìåíêî Í.À., Ëåâ÷åíêî Ò. Ì., Ðîäà È.Ã.
Àäñîðáöèÿ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ èç âîäû. – Ë.: Õèìèÿ, 1990. – 256 ñ.
14. Ãîí÷àðóê Â.Â., Ñìîëèí Ñ.Ê., Êëèìåíêî Í.À. è äð. // Õèìèÿ è
òåõíîëîãèÿ âîäû. – 2003. – 25, ¹4.– Ñ.320 – 333.
15. Narkis N., Schneider-Rotel M. //Water Res.–1980.– 14, N 9.– P.1225 –
1232.
16. Kitis M., Adams C.D., Kuzhikannil J., Daigger G.T. // Environ.Sci. and
Technol. – 2000.– 34, N 11.– P.2305 – 2310.
17. Êîãàíîâñêèé À.Ì., Êëèìåíêî Í.À., Ëåâ÷åíêî Ò.Ì. è äð. Î÷èñòêà è
ïîâòîðíîå èñïîëüçîâàíèå ïðîìûøëåííûõ ñòî÷íûõ âîä â ïðîìûø-
ëåííîì âîäîñíàáæåíèè. – Ì.: Õèìèÿ, 1983. – Ñ.34.
18. Ëåâêîâåö È.À., Ñòàðîäóá Í.Ô., Íàçàðåíêî Â.È., Âàêóëåíêî Â.Ô. è
äð. //Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ âîäû. – 2003. – 25, ¹1. – Ñ.30 – 41.
19. Ïàí÷åíêî Í.Ï., Êëèìåíêî Í.À. //Òåêñòèëüí. ïðîì-ñòü. – 1977. – ¹2. –
Ñ.85 – 86.
20. Êîôàíîâ Â.È., Âåíãæåí Ã.Ñ., Óäîä Â.Ì., Ãâîçäÿê Ï.È. // Õèìèÿ è
òåõíîëîãèÿ âîäû. – 1986. – 8, ¹1. – Ñ.71 – 74.
Èí-ò êîëëîèä. õèìèè è õèìèè âîäû
èì. À.Â. Äóìàíñêîãî ÍÀÍ Óêðàèíû,
ã. Êèåâ Ïîñòóïèëà 17.09.2004
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-5494 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:46:14Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Клименко, Н.А. Невинная, Л.В. Сидоренко, Ю.В. Швиденко, О.Г. Швадчина, Ю.О. 2010-01-22T13:57:27Z 2010-01-22T13:57:27Z 2007 Влияние предварительного окисления ПАВ на эффективность биосорбции на активном угле / Н.А. Клименко, Л.В. Невинная, Ю.В. Сидоренко,О.Г. Швиденко, Ю.О. Швадчина // Химия и технология воды. — 2007. — Т. 29, № 1. — С. 27-41. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. 0204-3556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5494 628.162.8+541.183+661.183.2 Изучен процесс продолжительного динамического фильтрования на активном угле в двух биосорбционных системах – без предварительной окислительной обработки исходного вещества и после озонирования. Показано, что при одинаковой нагрузке на активный уголь по органическому веществу эффективность процесса биосорбции после предварительного озонирования в 2,3 раза меньше, чем без предварительной обработки, что коррелирует с изменением свободной энергии адсорбции. Вивчено процес тривалого динамічного фільтрування на активованому вугіллі в двох біосорбційних системах – без попередньоїокислювальної обробки вихідної речовини і після озонування. Показано, що при однаковому навантаженні на активоване вугілля по органічній речовині ефективність процесу біосорбції після попереднього озонування в 2,3 рази менше, ніж без попередньої обробки, що корелює зі зміною вільної енергії адсорбції. The process of continious dynamic filtration at activated carbon in two biosorption systems – after ozonation and without initial substance preliminary oxidation treatment. It is shown that at equal loading at activated carbon the efficiency of biosorption process after preliminary ozonation is 2 – 3 times less than without preliminary processing, that correlates with free energy change of adsorption. ru Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України Физическая химия процессов обработки воды Влияние предварительного окисления ПАВ на эффективность биосорбции на активном угле Influence of surfactants preliminary oxidation on biosorption efficiency at activated carbon Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние предварительного окисления ПАВ на эффективность биосорбции на активном угле Клименко, Н.А. Невинная, Л.В. Сидоренко, Ю.В. Швиденко, О.Г. Швадчина, Ю.О. Физическая химия процессов обработки воды |
| title | Влияние предварительного окисления ПАВ на эффективность биосорбции на активном угле |
| title_alt | Influence of surfactants preliminary oxidation on biosorption efficiency at activated carbon |
| title_full | Влияние предварительного окисления ПАВ на эффективность биосорбции на активном угле |
| title_fullStr | Влияние предварительного окисления ПАВ на эффективность биосорбции на активном угле |
| title_full_unstemmed | Влияние предварительного окисления ПАВ на эффективность биосорбции на активном угле |
| title_short | Влияние предварительного окисления ПАВ на эффективность биосорбции на активном угле |
| title_sort | влияние предварительного окисления пав на эффективность биосорбции на активном угле |
| topic | Физическая химия процессов обработки воды |
| topic_facet | Физическая химия процессов обработки воды |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5494 |
| work_keys_str_mv | AT klimenkona vliâniepredvaritelʹnogookisleniâpavnaéffektivnostʹbiosorbciinaaktivnomugle AT nevinnaâlv vliâniepredvaritelʹnogookisleniâpavnaéffektivnostʹbiosorbciinaaktivnomugle AT sidorenkoûv vliâniepredvaritelʹnogookisleniâpavnaéffektivnostʹbiosorbciinaaktivnomugle AT švidenkoog vliâniepredvaritelʹnogookisleniâpavnaéffektivnostʹbiosorbciinaaktivnomugle AT švadčinaûo vliâniepredvaritelʹnogookisleniâpavnaéffektivnostʹbiosorbciinaaktivnomugle AT klimenkona influenceofsurfactantspreliminaryoxidationonbiosorptionefficiencyatactivatedcarbon AT nevinnaâlv influenceofsurfactantspreliminaryoxidationonbiosorptionefficiencyatactivatedcarbon AT sidorenkoûv influenceofsurfactantspreliminaryoxidationonbiosorptionefficiencyatactivatedcarbon AT švidenkoog influenceofsurfactantspreliminaryoxidationonbiosorptionefficiencyatactivatedcarbon AT švadčinaûo influenceofsurfactantspreliminaryoxidationonbiosorptionefficiencyatactivatedcarbon |