Vliv kyseliny citronové na generování reaktivních kyslíkových částic

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Vliv kyseliny citronové na generování reaktivních kyslíkových částic"

Milan Bláha
před 9 lety
Počet zobrazení:

1 Vliv kyseliny citronové na generování reaktivních kyslíkových částic Eva Kakosová 30. Listopadu 2011 Ústav nových technologií a aplikované informatiky, Fakulta mechatroniky, informatiky mezioborových studií, Technická univerzita v Liberci

2 Osnova Pokročilé oxidační procesy Obecně o AOP / ISCO Fentonova reakce Reaktivní kyslíkové částice Laboratorní testy Generování reaktivních kyslíkových částic deriváty kyseliny benzoové Odbourání cílového polutantu Závěr 2

3 Pokročilé oxidační procesy Motivace: efektivní spotřeba oxidačního činidla a samo-rozkladné reakce a scavenging volných radikálů Výhody / nevýhody teplota, anorganické a organické ionty, generování kalů, ph, mobilizace těžkých kovů Cr, tvorba toxických meziproduktů, snížení propustnosti, generování plynů a tepla Aplikace : OV z průmyslu barviv (vysoké koncentrace solí a organických látek), OV z kalů po bělení (AOX) OV ze zemědělství (fenoly a aldehydy) Výluhy ze skládek vysoce molekulární nebo organické sloučeniny, vysoké koncentrace anorganických solí Průmyslové odpadní vody Čištění vody (termální ) fenoly, polycyklické aromatické sloučeniny Čištění odpadních plynů membrány TOL 3

4 Oxidační činidla non-fenton AOPs (O3/H2O2, H2O2/UV, O3/UV) 4

5 Historie až po současnost Fenton or Fenton like reaction 1894 H.J.H Fenton Haber a Weiss 1932, 1934 Barb a kol. 1949, 1951a,b Walling 1975 Ferryl ion Fe(IV) +- FeO 2+ Bossmann a kol

6 Tvorba reaktivních kyslíkových částic ve vodném prostředí Přímé : ionizační záření, průchod UV, rentgenové záření, aktivace přechodnými kovy Fe, Cu, Mn Nepřímé : radiolýza, elektrolýza vody (nevhodné pro aplikace in situ) 6

7 Detekce reaktivních kyslíkových částic Metody : přímé a nepřímé Nepřímé metody: OH + probe probe product Kyseliny benzoové (p-hba, o-hba, m-hba ) (Lindsey & Tarr) Kyseliny salicylové (2,3-dHBA, 2-5-dHBA +catechol) metodika Yang T.C.) Propanol (DMSO (Zou H., Tai C.), DNPH) Fenol, pyrocatechol (Killinc E.) 7

8 Sledování tvorby derivátů kyseliny benzoové pomocí HPLC Uspořádání testu Chelatační činidla Peroxid vodíku: 9.8 mm, 98 mm a 196 mm Fe2+: 36 mm, 3.6 mm, 1.8 mm, 0.36 mm, mm Chelatační činidlo: 5.2 mm, 2.6mM, 1.3 mm, 0.65 mm 0.33 mm, 0.16 mm Rozpustné organické sloučeniny, které mají schopnost vázat ionty kovů nebo pevné minerály Demineralizovaná voda Čas odběru 5; 15; 30; 45; 60 Ukončení reakce pomocí Na2SO3, opětovné snížení ph pomocí 2M H2SO4 Detekce kyseliny benzoové a jejích derivátů na HPLC. Kyselina benzoová má rychlostní konstantu: 4.2 x 10^9 M-1s-1(Buxton et al., 1988). (Zhou and Mopper, 1990) ,18 molu HO reaguje s jedním molem phba 8

9 Nastavení HPLC HPLC UltiMate 3000, Acclaim 120, C18 5 µm 4,6 X 250 mm, Dionex Bonded Silica Products Mobilní fáze : ACN, 5mM MSA, (30:70), 0,7 ml/min., 30 C, 10 µl Délka separace 17 min. Organické kyseliny a deriváty kyseliny benzoové (2, 3, 4 HBA) 9

10 c benzoic acid mm H2o2 + Fe ,8 mm h2o2 / 3,6 mm Fe2+ 9,8 mm h2o2 / 0,36 mm Fe 2+ 9,8 mm h2o2 / 0,036 mm Fe mm h2o2 / 0,36 mm Fe2+ 97 mm h2o2 / 0,36 mm Fe2+ 97 mm h2o2 / 3,6 mm Fe2+ Výsledky >> 3-HBA [h2o2 / Fe mol.poměr 5:1] >> 2-HBA [h2o2 / Fe mol. poměr 2000:1)] >> 4-HBA [h2o2 / Fe mol. Poměr {27-544} : 1] >> průměrně µm derivátů kyseliny benzoové >> detailněji prvních 15 minut!

11 4- hydroxybenzoic acide um 250 9,8 mm h2o2 / 3,6 mm Fe2+ 9,8 mm h2o2 / 0,36 mm Fe 2+ 9,8 mm h2o2 / 0,036 mm Fe mm h2o2 / 0,36 mm Fe2+ 97 mm h2o2 / 0,36 mm Fe2+ 97 mm h2o2 / 3,6 mm Fe

12 c benzoic acidmm H2o2 + Fe + chelatační činidlo 10 9,8 mm h2o2 / 3,6 mm Fe2+ / 2,6 mm KC 9,8 mm h2o2 / 3,6 mm Fe2+/ 2,6mM KC 9,8 mm h2o2 / 3,6 mm Fe2+/ 1,3 mm KC 9,8 mm h2o2 / 3,6 mm Fe2+/ 0,65 mm KC 9,8 mm h2o2 / 3,6 mm Fe2+/ 0,33 mm KC 9,8 mm h2o2 / 3,6 mm Fe2+/ 0,16 mm KC 9 8 Výsledky >> 3-HBA [h2o2 / Fe mol.poměr 5:1] µm >> 2-HBA [h2o2 / Fe mol. poměr 2000:1)] µm >> 4-HBA [h2o2 / Fe mol. poměr {27/544} : 1] 150 µm

13 c 4-hydroxy benzoic acid um 250 9,8 mm h2o2 / 3,6 mm Fe2+ / 2,6 mm KC 9,8 mm h2o2 / 3,6 mm Fe2+/ 2,6mM KC 9,8 mm h2o2 / 3,6 mm Fe2+/ 1,3 mm KC 9,8 mm h2o2 / 3,6 mm Fe2+/ 0,65 mm KC 9,8 mm h2o2 / 3,6 mm Fe2+/ 0,33 mm KC 9,8 mm h2o2 / 3,6 mm Fe2+/ 0,16 mm KC

14 Degradace ClU Chlorované uhlovodíky v sumě 8,5 mg/l ( majoritní podíl PCE, cis 1,2 DCE, TCE) IC: NO 3-10,809 mg/l, NO 2-1,193 mg/l, SO 2 4-1,916 mg/l, Cl - 1,316 mg/l, Fe 0,12mM, Mn 0,58 mm ph 7,816, Eh 236,4 mv, vodivost 130,2 µs/cm H2o2 : 1.4 mm, 7 mm; 70 mm Ligand: 0.32 mm, 1.29 mm a 2.59 mm Vialkový test 14

15 Účinnost odbourání cílového polutantu 12 h 24 h 70 mm h2o2 63,13 67,27 7 mm h2o2 18,99 27,06 1,4 mm h2o2 6,26 15,77 70 mm h2o2 + 0,32 mm kys. Citronova 18,46 32,93 7 mm h2o2 + 0,32 mm kys. Citronova 42,55 61,84 1,4 mm h2o2 + 0,32 mm kys. Citronova 21,01 22,99 70 mm h2o2 + 1,29 mm kys. Citronova 53,85 84,86 7 mm h2o2 + 1,29 mm kys. Citronova 32,69 57,24 1,4 mm h2o2 + 1,29 mm kys. Citronova 20,91 8,90 70 mm h2o2 + 2,59 mm kys. Citronova 97,53 98,46 7 mm h2o2 + 2,59 mm kys. Citronova 95,12 97,38 1,4 mm h2o2 + 2,59 mm kys. Citronova 44,39 57,03 15

16 A jak dál? Posunout reakci k neutrálnímu ph Použití heterogenních katalyzátorů Vyvinutí nové metody na stanovení ROS pomocí DMSO 16

17 Použité zdroje Pignatello, J. J.; Oliveros, E.; MacKay, A. Advanced Oxidation Processes for Organic Contaminant Destruction Based on the Fenton Reaction and Related Chemistry. Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2006, 36, Von Sonntag, C. Free-Radical-Induced DNA Damage and Its Repair A chemical Perspective; Springer: Verlag Berlin Heidelberg, Smith, J. B.; Cusumano, J. C.; Babbs, Ch. F.; Quantitative Effects of Iron Chelators on Hydroxyl Radical Production by the Superoxide-Driven Fenton Reaction. Free Radical Res. Commun.1990, 8 (2), Siegrist, R. L.; Crimi, M.; Simpkin, T. J. In Situ Chemical Oxidation for Groundwater Remediation; Springer: New York Heidelberg Dordrecht London, Lindsey, M. E.; Tarr, M. A, Quantitation of hydroxyl radical during Fenton oxidation following a single addition of iron and peroxide. Chemosphere. 2000, 41,

18 18 Děkuji Vám za pozornost

Podobné dokumenty

Sanační Technologie, 2015

Karel Waska Sanační Technologie, 2015 2/25 Jiří Kamas Petr Beneš Karel Horák Miroslav Minařík Vlastimil Píštěk 3/25 Siegrist, R. L., Crimi, M., Simpkin, T. J.: In Situ Chemical Oxidation for Groundwater