Красноярские ученые разработали способ для разрушения токсичных веществ, образующихся после окрашивания синтетическими красителями. Наиболее перспективным методом оказалось электрокаталитическое окисление с использованием алмазного электрода с добавлением бора. С его помощью можно эффективнее очищать сточные воды от устойчивых промышленных загрязнителей. Результаты исследования опубликованы в журнале Электрохимия.
Ароматические соединения находят широкое применение в текстильной, бумажной, кожевенной индустрии, производстве лекарственных и косметических средств, продуктов питания. Эти вещества и продукты их разложения, содержащиеся в сточных водах, токсичны и оказывают пагубное влияние на здоровье человека и природные экосистемы. При этом такие химикаты являются трудноокисляемыми, то есть тяжело разрушаются привычными биологическими, физическими или химическими методами. Исследователи разрабатывают инновационные электрохимические технологии, в основе которых лежит использование сильных окислителей, способных значительно повысить эффективность разрушения опасных веществ.
Ученые Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» выявили наиболее оптимальные условия для разрушения таких загрязнителей как ароматические вещества. Они предложили окислять токсичные бионеразлагаемые органические соединения электрокаталитическим способом с использованием алмазного электрода с добавлением бора для повышения электропроводности материала.
Для разработки эффективного метода утилизации ароматических загрязнителей исследователи проверяли, как будет протекать электрокаталитическое окисление с применением различных типов материалов в качестве анода. Было установлено, что материал электрода значительно влияет на эффективность электрохимического разложения веществ. Ученые связывают это с тем, что в зависимости от типа материала электрода, на нем с разной интенсивностью и эффективностью образуются дополнительные окисляющие частицы – гидроксильные радикалы и активный кислород, которые увеличивают скорость окисления и улучшают разрушение загрязнителей. При высоком содержании таких радикалов токсичные вещества способны полностью «превратиться» в воду, углекислый газ и минеральные вещества.
Были протестированы электроды, с различной электрокаталитической активностью. Наибольшее количество окислителей образуется на допированном бором алмазном электроде, а наименьшее – на диоксиде рутения и титана. Высокая окислительная способность алмазной структуры связана с очень слабым взаимодействием окисляющих частиц с поверхностью электрода, что способствует их быстрой реакции с органическим субстратом.
«Технологии анодного окисления все чаще рассматриваются как альтернативные способы очистки промышленных сточных вод, содержащих различные органические и неорганические загрязнители. В нашем случае, для деструкции ароматических соединений, наиболее эффективным из всех протестированных анодов является допированный бором алмазный электрод. Его используют как материал для окисления как органических, так и неорганических веществ. С его помощью можно качественнее и быстрее ликвидировать такие устойчивые загрязнители окружающей среды как синтетические красители, анилин, фенол, бензол и их производные, пестициды и гербициды», – рассказала автор работы Татьяна Кенова, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института Химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН.
