Исследование карбонильных продуктов окисления гуминовой кислоты озоном и совместно озоном и УФ-излучением

Исследован состав карбонильных соединений при обработке модельных растворов гуминовой кислоты озоном, а также озоном совместно с УФ-излучением. Методом хромато-масс-спектрометрии в процессе окисления гуминовой кислоты идентифицированы 9 альдегидов и 6 кетонов. Проанализировано изменение концентрации...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2006
Автори:	Милюкин, М.В., Вакуленко, В.Ф., Гончарук, В.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України 2006
Назва видання:	Украинский химический журнал
Теми:	Аналитическая химия
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/185579
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:	Исследование карбонильных продуктов окисления гуминовой кислоты озоном и совместно озоном и УФ-излучением / М.В. Милюкин, В.Ф. Вакуленко, В.В. Гончарук // Украинский химический журнал. — 2006. — Т. 72, № 12. — С. 102-107. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-185579
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1855792022-09-30T01:26:41Z Исследование карбонильных продуктов окисления гуминовой кислоты озоном и совместно озоном и УФ-излучением Милюкин, М.В. Вакуленко, В.Ф. Гончарук, В.В. Аналитическая химия Исследован состав карбонильных соединений при обработке модельных растворов гуминовой кислоты озоном, а также озоном совместно с УФ-излучением. Методом хромато-масс-спектрометрии в процессе окисления гуминовой кислоты идентифицированы 9 альдегидов и 6 кетонов. Проанализировано изменение концентрации формальдегида, ацетальдегида, пропаналя, 2-бутеналя и ацетона в зависимости от дозы поглощенного озона и режима УФ-облучения. Досліджено склад карбонільних сполук при обробці модельних розчинів гумінової кислоти озоном, а також озоном спільно з УФ-випромінюванням Методом хромато-мас-спектрометрії в процесі окиснення гумінової кислоти ідентифіковано 9 альдегідів і 6 кетонів. Проаналізовано зміну концентрації формальдегіду, ацетальдегіду, пропаналю, 2-бутеналю та ацетону в залежності від дози поглиненого озону і режиму УФ-опромінення. Composition of carbonyl compounds have been studied in the course of treatment of model solution of humic acid with ozone and O3/UV. Nine aldehydes and six ketones have been identified as humic acid oxidation products by chromato-mass-spectrometry. Concentration changes of the main compounds (formaldehyde, acetaldehyde, propanal, 2-butenal, acetone) have been studied depending on dose of ozone absorbed and UV irradiation mode. 2006 Article Исследование карбонильных продуктов окисления гуминовой кислоты озоном и совместно озоном и УФ-излучением / М.В. Милюкин, В.Ф. Вакуленко, В.В. Гончарук // Украинский химический журнал. — 2006. — Т. 72, № 12. — С. 102-107. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 0041–6045 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/185579 628.162.8:541.144 ru Украинский химический журнал Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Аналитическая химия Аналитическая химия
spellingShingle	Аналитическая химия Аналитическая химия Милюкин, М.В. Вакуленко, В.Ф. Гончарук, В.В. Исследование карбонильных продуктов окисления гуминовой кислоты озоном и совместно озоном и УФ-излучением Украинский химический журнал
description	Исследован состав карбонильных соединений при обработке модельных растворов гуминовой кислоты озоном, а также озоном совместно с УФ-излучением. Методом хромато-масс-спектрометрии в процессе окисления гуминовой кислоты идентифицированы 9 альдегидов и 6 кетонов. Проанализировано изменение концентрации формальдегида, ацетальдегида, пропаналя, 2-бутеналя и ацетона в зависимости от дозы поглощенного озона и режима УФ-облучения.
format	Article
author	Милюкин, М.В. Вакуленко, В.Ф. Гончарук, В.В.
author_facet	Милюкин, М.В. Вакуленко, В.Ф. Гончарук, В.В.
author_sort	Милюкин, М.В.
title	Исследование карбонильных продуктов окисления гуминовой кислоты озоном и совместно озоном и УФ-излучением
title_short	Исследование карбонильных продуктов окисления гуминовой кислоты озоном и совместно озоном и УФ-излучением
title_full	Исследование карбонильных продуктов окисления гуминовой кислоты озоном и совместно озоном и УФ-излучением
title_fullStr	Исследование карбонильных продуктов окисления гуминовой кислоты озоном и совместно озоном и УФ-излучением
title_full_unstemmed	Исследование карбонильных продуктов окисления гуминовой кислоты озоном и совместно озоном и УФ-излучением
title_sort	исследование карбонильных продуктов окисления гуминовой кислоты озоном и совместно озоном и уф-излучением
publisher	Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
publishDate	2006
topic_facet	Аналитическая химия
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/185579
citation_txt	Исследование карбонильных продуктов окисления гуминовой кислоты озоном и совместно озоном и УФ-излучением / М.В. Милюкин, В.Ф. Вакуленко, В.В. Гончарук // Украинский химический журнал. — 2006. — Т. 72, № 12. — С. 102-107. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
series	Украинский химический журнал
work_keys_str_mv	AT milûkinmv issledovaniekarbonilʹnyhproduktovokisleniâguminovojkislotyozonomisovmestnoozonomiufizlučeniem AT vakulenkovf issledovaniekarbonilʹnyhproduktovokisleniâguminovojkislotyozonomisovmestnoozonomiufizlučeniem AT gončarukvv issledovaniekarbonilʹnyhproduktovokisleniâguminovojkislotyozonomisovmestnoozonomiufizlučeniem
first_indexed	2025-07-16T06:21:23Z
last_indexed	2025-07-16T06:21:23Z
_version_	1837783459819421696
fulltext	УДК 628.162.8:541.144 М.В. Милюкин, В.Ф. Вакуленко, В.В. Гончарук ИССЛЕДОВАНИЕ КАРБОНИЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ ОКИСЛЕНИЯ ГУМИНОВОЙ КИСЛОТЫ ОЗОНОМ И СОВМЕСТНО ОЗОНОМ И УФ-ИЗЛУЧЕНИЕМ Исследован состав карбонильных соединений при обработке модельных растворов гуминовой кислоты озо- ном, а также озоном совместно с УФ-излучением. Методом хромато-масс-спектрометрии в процессе окисле- ния гуминовой кислоты идентифицированы 9 альдегидов и 6 кетонов. Проанализировано изменение концен- трации формальдегида, ацетальдегида, пропаналя, 2-бутеналя и ацетона в зависимости от дозы поглощен- ного озона и режима УФ-облучения. В настоящее время одним из недостаточно изученных аспектов применения озона и комбини- рованных окислительных процессов, так называ- емых Advanced Oxidation Processes (AOP), в тех- нологии подготовки питьевой воды остается об- разование и устойчивость побочных продуктов окисления. Характерными продуктами озоноли- за органических примесей природных вод являют- ся альдегиды, кетоны и карбоновые кислоты [1, 2]. Определенные опасения в токсикологическом и гигиеническом плане вызывает присутствие в питьевой воде карбонильных соединений из-за органолептических (запах), мутагенных и канце- рогенных свойств альдегидов и кетонов, а также образования токсичных хлорпроизводных при их взаимодействии с хлором [1]. Основную часть (60—90 %) органических при- месей природных вод составляют гуминовые и фульвокислоты. При озонировании растворов гу- миновых и фульвокислот идентифицированы али- фатические альдегиды С1—С5, диальдегиды, ряд кетонов, альдо- и кетокислот, низкомолекуляр- ные алифатические карбоновые кислоты С1—С5, окси- и диоксибензойные кислоты и др. [3—5]. По- лагают, что альдегиды, кетоны и кетокислоты об- разуются при взаимодействии молекулярного озона с ароматическими составляющими гуми- новых и фульвокислот (п-оксибензальдегид, сире- невый альдегид, протокатеховая, феруловая, си- реневая, бензойная, ванилиновая кислоты, резор- цин) или их непредельными боковыми замести- телями [4]. Кроме того, органические вещества, медленно реагирующие с молекулярным озоном, в природных водах могут окисляться по ради- кальному механизму с участием гидроксил-ради- калов (НО•) и других продуктов разложения озона (НО2 •, О2 – •), инициаторами и промоторами которого являются гидроксид-ион, пероксид во- дорода, УФ-излучение и некоторые органические примеси природных вод (в том числе фульвоки- слоты и продукты их окисления — муравьиная и глиоксалевая кислоты). Влияние УФ-облучения на состав продуктов окисления гуминовых и фуль- вокислот озоном не изучено. Приведенные данные свидетельствуют о необ- ходимости всестороннего изучения продуктов вза- имодействия органических примесей природных вод с окислителями, применяющимися в различ- ных АОР, и разработки эффективных мер по сни- жению их уровня в питьевой воде. Цель данной работы — исследование состава карбонильных продуктов озонолиза гуминовой ки- слоты и зависимости их концентрации от дозы поглощенного озона, продолжительности окис- ления и режима УФ-облучения при О3/УФ-об- работке. Исследования выполнены на лабораторной установке, оснащенной компьютерной системой ре- гистрации технологических параметров процесса озонирования [6]. Обработку модельных раство- ров гуминовой кислоты озоном и О3/УФ прово- дили в реакторе барботажного типа с погружным источником УФ-излучения, размещенным в квар- цевом кожухе. Скорость подачи озона составляла 1.8 ± 0.1 мг/дм3⋅мин. Интенсивность УФ-облуче- ния, рассчитанная по спектральному распределе- нию излучения ртутно-кварцевой лампы низкого давления ДРБ-8 [7], равнялась 2.72 мВт/см2. Основной раствор гуминовой кислоты (~1 г/дм3) готовили растворением навески коммерче- ского препарата фирмы F luka в бидистиллиро- ванной воде с добавкой 0.1 М раствора NaOH до рН 10—11. Рабочие растворы гуминовой киc- лоты получали разбавлением основного раствора бидистиллированной водой. Характеристики мо- дельных растворов гуминовой кислоты следую- щие: C=20.4 мг/дм3; цветность — 131 град; А364 (5 см) — 1.09; А254 (1 см) — 0.58; ХПК — 21 мг О/дм3; ООУ — 7.5 мг/дм3; ПО (перманганатная окисляемость) — 14.7 мг О/дм3; рН0 7.2. В ходе исследований отдельную порцию рас- твора гуминовой кислоты (V=0.625 дм3) обраба- © М .В. Милюкин, В.Ф . Вакуленко, В.В. Гончарук , 2006 102 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2006. Т. 72, № 12 тывали озоном до достижения определенной до- зы поглощенного озона (Доз). Продолжитель- ность О3/УФ-обработки модельного раствора гуминовой кислоты соответствовала продолжите- льности озонирования. Деструкцию гуминовой кислоты в процессе озонирования и О3/УФ-обработки контролирова- ли по изменению спектрофотометрических харак- теристик раствора (его цветности (А364) и оптиче- ской плотности при 254 нм (А254), характери- зующей ароматическую структуру гуминовой кислоты), а степень окисления — по уменьшению величины химического потребления кислорода (ХПК) и содержания ООУ [6]. Спектры погло- щения в ультрафиолетовой и видимой области регистрировали с помощью спектрофотометра Specord UV VIS. Карбонильные соединения в озонированных и обработанных О3/УФ растворах гуминовой ки- слоты фиксировали в виде стабильных дериватов — 2,4-динитрофенилгидразонов (2,4-ДНФГ) непо- средственно после обработки и разложения оста- точного озона с помощью полуторакратного из- бытка тиосульфата натрия. Методики дериватиза- ции, концентрирования, идентификации и опреде- ления микропримесей карбонильных соединений в природной воде методом хромато-масс-спектро- метрии (ГХ/МС) изложены в работах [8, 9]. Аль- дегиды в виде 2,4-ДНФГ, за исключением форм- альдегида, акролеина и кротонового альдегида, на хроматограммах проявляются двумя пиками за счет син- – анти-изомеризации, начиная с С2. Идентификация 2,4-ДНФГ карбонильных соеди- нений С1–С3 в реальных концентратах не вызы- вает затруднений, в то время как для 2,4-ДНФГ карбонильных соединений С4–С6 она несколько осложнена возросшим числом структурных изо- меров в этих группах. Во избежание ошибок при расшифровке структурных и геометричес- ких изомеров была проведена идентификация соответствующих 2,4-ДНФГ карбонильных сое- динений в модельной смеси. Для количественного определения 2,4-ДНФГ карбонильных соединений методом ГХ/МС [9] ис- пользовали градуировочные растворы смесей 2,4- ДНФГ карбонильных соединений, приготовлен- ные разбавлением стандартной смеси фирмы Su- pelco N 4-7651U Carb Method 1004 DNFH Mix 2, а также смеси, приготовленной весовым спосо- бом из синтезированных индивидуальных 2,4- ДНФГ карбонильных соединений С1–С5. Методом ГХ/МС идентифицированы следу- ющие продукты окисления гуминовой кислоты: формальдегид, ацетальдегид, пропионовый аль- дегид (пропаналь), акролеин (пропеналь), масля- ный альдегид (бутаналь), изомасляный альдегид (2-метилпропаналь), кротоновый альдегид (2- бутеналь), валериановый альдегид (пентаналь), изо- валериановый альдегид (3-метилбутаналь), аце- тон, 2-бутанон, 3-метил-2-бутанон, 3-пентанон, 2- пентанон и 2-гексанон. В процессе озонирования и О3/УФ-обработки растворов гуминовой кислоты этим методом изу- чено изменение концентрации формальдегида, ацетальдегида, пропионового, кротонового аль- дегидов и ацетона. Совместное применение О3 и УФ-излучения заметно увеличивает скорость деструкции арома- тической структуры гуминовой кислоты (по А254) и повышает степень деструкции по обобщенным показателям по сравнению с озонированием, но мало влияет на процесс обесцвечивания модель- ного раствора (рис. 1, 2). Максимальная степень деструкции озоном гуминовой кислоты в модель- ном растворе составляет 62 и 43 % соответствен- но по ХПК и ООУ (рис. 2). УФ-облучение озо- нируемого раствора гуминовой кислоты повыша- ет степень ее разложения по указанным показа- телям на 24 и 17 %. Образование карбонильных соединений при озонировании раствора гуминовой кислоты конт- ролировали в диапазоне Доз 2.1—22.0 мг/дм3. Диапазон удельных доз озона в данном исследо- вании (~0.3—3.0 мг О3 в расчете на один мг ООУ исходного раствора) соответствует диапазону, при- нятому в зарубежной практике водоподготовки и лабораторных исследованиях (0.2—3.0 мг О3 /мг ООУ) [5, 10, 11]. Рис. 1. Кинетические кривые поглощения озона (1, 2), изменения оптической плотности (А ) при 364 (3, 4) и 254 нм (5, 6) раствора гуминовой кислоты при озони- ровании (1, 3, 5) и О3/УФ-обработке (2, 4, 6). ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2006. Т . 72, № 12 103 В озонированных растворах гуминовой кисло- ты при дозах поглощенного озона 2.1—12.1 мг/дм3 (0.3—1.6 мг О3/мг ООУ) альдегиды не обнаруже- ны (рис. 3, 4). Анализ кинетики изменения спект- рофотометрических характеристик модельного рас- твора гуминовой кислоты (рис. 1) и концентра- ции альдегидов (рис. 3, 4) показывает, что появле- ние альдегидов соответствует окончанию процес- са его обесцвечивания, достигаемому при Доз ≥ 2 мг О3/мг ООУ. При более высоких Доз (~2–3 мг О3/мг ООУ) основными карбонильными продук- тами окисления гуминовой кислоты являются форм- альдегид, ацетальдегид и ацетон, концентрации которых соответственно составляют 40—49, 34— 90 и 10—12 мкг/дм3 (рис. 3, 4). Концентрации кро- тонового и пропионового альдегидов не превы- шают 2 мкг/дм3. Концентрации всех перечислен- ных соединений при озонировании гуминовой ки- слоты меньше значений их предельно-допусти- мых концентраций (ПДК) для питьевой воды [12]. В процессе О3/УФ-обработки раствора гуми- новой кислоты существенные концентрации ос- новных карбонильных соединений образуются уже в начальный период. Концентрации ацеталь- дегида, формальдегида, кротонового альдегида, про- пионового альдегида и ацетона достигают макси- мальных значений, соответственно, 195.9 мкг/дм3 (~1 ПДК), 137.3 мкг/дм3 (~2.7 ПДК), 2.3, 1.9 и 12.1 мкг/дм3 (<0.01 ПДК), при дозах озона, значи- тельно меньших, чем требуются для обесцвечи- вания раствора гуминовой кислоты (~0.6–1.1 мг О3/мг ООУ). В ходе дальнейшей О3/УФ-обработ- ки раствора гуминовой кислоты (после его обес- цвечивания) заметно увеличивается лишь концен- трация формальдегида (~1.3–1.9 ПДК) (рис. 3). Концентрация ацетона в растворе гуминовой ки- слоты при О3/УФ-обработке дозами >2 мг О3/мг ООУ снижается в 2–3 раза по сравнению с озо- нированием. Изменение суммарной концентрации альдеги- дов и кетонов от Доз (рис. 5) иллюстрирует разли- чия в образовании побочных продуктов окисления при озонировании и О3/УФ-обработке раствора гуминовой кислоты. Полученные данные указывают на нецелесо- образность использования О3/УФ-обработки на стадии обесцвечивания высокоцветных природ- ных вод, приводящей к повышению концентра- ции альдегидов по сравнению с озонированием. Согласно [13], двухстадийный процесс окис- ления (озонирование на первой и О3/УФ-обра- ботка — на второй стадии) повышает степень очист- ки природных вод от антропогенных микропри- месей (пестицидов, СПАВ). Обработка раствора гуминовой кислоты последовательно озоном и Рис. 2. Изменение значения ХПК (1, 2) и содержания ООУ (3, 4) в растворе гуминовой кислоты при озони- ровании (1, 3) и О3/УФ-обработке (2, 4). Рис. 4. Изменение концентрации кротонового (1, 4), пропионового (2, 5) альдегидов и ацетона (3, 6) при озонировании (1—3) и О3/УФ-обработке (4—6) раст- вора гуминовой кислоты. Рис. 3. Изменение концентрации формальдегида (1, 3) и ацетальдегида (2, 4) при озонировании (1, 2) и О3/УФ- обработке (3, 4) раствора гуминовой кислоты. 104 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2006. Т. 72, № 12 О3/УФ, при которой УФ-облучение применяется лишь после его обесцвечивания озоном (t>13.5 мин), позволяет избежать образования формаль- дегида в концентрациях, превышающих ПДК , снизить концентрацию ацетальдегида, пропионо- вого альдегида и суммарную концентрацию кар- бонильных соединений (на 32 %) по сравнению с непрерывным режимом УФ-облучения (табл. 1). В табл. 1 показано также изменение концен- трации карбонильных соединений при периоди- ческом режиме УФ-облучения озонируемого рас- твора гуминовой кислоты, тo еcть чередовании не- скольких стадий озонирования и О3/УФ-обработ- ки, позволяющем сократить суммарную продол- жительность УФ-облучения раствора гуминовой ки- слоты (tУФ=11 мин) до ~0.3 от общей (~3.4 мг О3/мг ООУ). Указанный режим также способст- вует снижению концентрации формальдегида по сравнению с озонированием и одностадийной О3/УФ-обработкой (до уровня ниже ПДК) и кон- центрации ацетона — по сравнению с озонирова- нием (в 2–2.5 раза). Суммарная концентрация кар- бонильных соединений в обработанном таким спо- собом растворе гуминовой кислоты лишь немно- го превышает таковую в озонированном, но за- метно (на 21 %) снижается по сравнению с непре- рывным режимом УФ-облучения (табл. 1). Сте- пень минерализации ООУ исследуемого раство- ра гуминовой кислоты при двухстадийной обра- ботке или периодическом режиме УФ-облучения по сравнению с непрерывной О3/УФ-обработкой снижается незначительно. При сравнении результатов озонирования во- ды различных источников или выделенных из них гуминовых и фульвокислот концентрации обра- зующихся продуктов окисления приводят в расче- те на один мг ООУ или один мг поглощенного озона. Согласно [10] среднестатистический выход четырех основных альдегидов суммарно при озо- нировании природных вод равнялся ~12 мкг, включая ~5 мкг формальдегида, максимальный — соответственно 30 и 13 мкг в расчете на один мг ООУ. Озонирование модельных растворов фуль- вокислот, содержащих 20 мг/дм3 ООУ, дозами 1–3 мг О3/мг ООУ продуцировало более высокие концентрации альдегидов С1–С3: ~1.5–2.0 мкмоль (то есть ~45–80 мкг) на один мг ООУ [5]. Выходы формальдегида и суммарный выход всех карбонильных соединений в расчете на один мг ООУ при озонировании и двухстадийной обра- ботке исследуемого раствора гуминовой кислоты находятся в приведенном диапазоне значений, ха- рактерном для питьевых вод, в то время как при непрерывной О3/УФ-обработке превышает ука- занный диапазон (табл. 2). Наблюдается удовлетворительное соответст- Рис. 5. Изменение суммарной концентрации карбониль- ных соединений от дозы поглощенного озона в процессе озонирования (1) и О3/УФ-обработки (2) раствора гуми- новой кислоты. Т а б л и ц а 1 Влияние режимов УФ-облучения на степень деструкции гуминовой кислоты и концентрацию карбониль- ных соединений Режим обработки t tУФ Доз, мг/дм3 ∆ХПК ∆ООУ Концентрация, мкг/дм3 мин % формаль- дегида ацеталь- дегида пропа- наля ацетона суммар- ная О3 19.0 0.0 16.0 38.1 36.0 49.3 34.5 1.1 12.4 99.0 О3/УФ 19.0 19.0 16.9 61.9 45.3 64.2 112.7 1.3 3.2 181.4 О3 + О3/УФ 19.0 5.5 17.2 52.4 41.3 35.0 81.9 0.9 5.0 123.8 О3 36.75 0.0 22.0 61.9 42.7 40.7 90.2 1.2 10.3 142.4 О3/УФ 36.75 36.75 31.7 85.7 60.0 93.7 100.0 1.0 4.0 200.0 О3 + О3/УФ 36.75 11.0 25.2 76.2 57.3 30.3 122.5 0.6 3.9 157.3 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2006. Т . 72, № 12 105 вие с опубликованными данными для концентра- ции формальдегида и суммарной концентрации основных карбонильных продуктов окисления гу- миновой кислоты, отнесенных к 1 мг/дм3 погло- щенного озона (табл. 2). Значения этих парамет- ров, за редким исключением, не превышают диа- пазонов, приведенных для природных вод (соот- ветственно 1.2–18.0 и 6.0–42.0 мкг/мг О3 [10]). Од- нако заслуживает внимания тот факт, что экстрема- льно высокие удельные выходы ацетальдегида и суммы карбонильных соединений наблюдаются при наименьших Доз (2.1 и 4.4 мг/дм3) в процессе О3/УФ-обработки. Значение этих параметров в ука- занном диапазоне доз, по меньшей мере, в 2–3 раза выше, чем для более высоких Доз при О3/УФ- обработке, и на порядок выше по сравнению с озонированием или двухстадийной обработкой. По-видимому, источниками карбонильных со- единений являются различные структурные фраг- менты гуминовой кислоты. Интенсивное образо- вание альдегидов при низких Доз связано с дест- рукцией легкоокисляемых групп в структуре гу- миновой кислоты. При более высоких Доз обра- зование альдегидов вызвано глубокой деструк- цией гуминовых и фульвокислот. Озон, как извест- но, легче всего взаимодействует с непредельными и ароматическими органическими соединениями. Присутствие полизамещенных ароматических ядер, в том числе, полиоксипроизводных, С=С- связей в алифатических концевых группах и мо- стиках между ароматическими ядрами в структу- ре исследуемой гуминовой кислоты [14] облегчает ее взаимодействие с молекулярным озоном. Соот- ношение ПО/ХПК модельных растворов гуми- новой кислоты составляет 0.7, что выше типич- ных значений указанного параметра для природ- ных вод, равных 0.5–0.6. При озонировании аро- матических соединений карбонильные соедине- ния С1–С3 образуются в конце сложной цепочки превращений, состоящей из последовательного расщепления ароматических ядер и С=С-связей первичных продуктов (производных муконовой, малеиновой, фумаровой кислот). При О3/УФ-об- работке окислителем являются высокоактивные гидроксил-радикалы, реакции которых характе- ризуются высокими скоростями и неселективно- стью. Одновременное взаимодействие ОН-ради- калов с различными фрагментами структуры гу- миновой кислоты (ароматическими ядрами, алки- льными заместителями, С=С-связями, сложно- эфирными и амидо-аминными группировками, углеводными остатками) в сочетании с высокой ско- ростью реакций обусловливает высокий выход кар- бонильных соединений (в расчете на 1 мг/дм3 по- глощенного О3) при малых Доз. Таким образом, методом ГХ/МС в процессе окисления гуминовой кислоты озоном, а также со- вместно озоном и УФ-излучением идентифициро- вано 9 альдегидов и 6 кетонов. Основными карбонильными соединениями при озонировании и О3/УФ-обработке растворов гуминовой кислоты являются формальдегид, аце- тальдегид, ацетон. Их концентрации зависят от дозы поглощенного О3 и режима УФ-облучения. О3/УФ-обработка с непрерывным режимом УФ- облучения растворов гуминовой кислоты сопро- вождается образованием более высоких концен- траций альдегидов и кетонов при значительно ме- ньших дозах озона, чем их озонирование. Экстре- мально высокий суммарный выход карбониль- ных соединений, в расчете на 1 мг/дм3 поглощен- ного О3, отмечается при Доз 2–4 мг/дм3. В первую очередь необходимо тщательно контролировать концентрацию формальдегида, поскольку ее зна- Т а б л и ц а 2 Влияние режимов окисления раствора гуминовой кислоты на относительный выход основных карбонильных соединений Режим обработки Доз/ООУ0, мг/мг С/ООУ0, мкг/мг С/Доз, мкг/мг О3 формаль- дегида ацеталь- дегида суммарная формаль- дегида ацеталь- дегида суммарная О3 2.1 6.6 4.6 13.0 3.1 2.2 6.1 О3/УФ 0.3 6.4 17.2 24.9 22.8 61.5 89.0 0.6 8.1 26.1 35.0 13.8 44.5 59.6 1.1 18.3 11.8 31.9 16.2 10.4 28.2 2.3 8.6 15.0 24.2 3.8 6.7 10.7 О3 + О3/УФ 2.3 4.7 10.9 16.4 2.0 4.8 7.1 106 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2006. Т. 72, № 12 чения в несколько раз превышают ПДК. Существенно снизить суммарную концентра- цию карбонильных соединений и формальдегида, в частности, по сравнению с О3/УФ-обработкой по- зволяет двухстадийный процесс окисления (после- довательно озоном и О3/УФ) или периодический режим УФ-облучения озонируемого раствора гу- миновой кислоты. РЕЗЮМЕ. Досліджено склад карбонільних сполук при обробці модельних розчинів гумінової кислоти озо- ном, а також озоном спільно з УФ-випромінюванням. Методом хромато-мас-спектрометрії в процесі окис- нення гумінової кислоти ідентифіковано 9 альдегідів і 6 кетонів. Проаналізовано зміну концентрації формаль- дегіду, ацетальдегіду, пропаналю, 2-бутеналю та аце- тону в залежності від дози поглиненого озону і режиму УФ-опромінення. SUMMARY. Composit ion of carbonyl compounds have been studied in the course of treatment of model so- lution of humic acid with ozone and O3/UV. Nine aldehydes and six ketones have been identified as humic acid oxidation products by chromato-mass-spectrometry. Concentration changes of the main compounds (formaldehyde, acetalde- hyde, propanal, 2-butenal, acetone) have been studied de- pending on dose of ozone absorbed and UV irradiation mode. 1. Милюкин М .В., Гончарук В.В., Вакуленко В.Ф. // Химия и технол. воды. -1999. -21, № 3. -С. 245—258. 2. Richardson S .D., Thruston A.D., Caughran T.V. // Environ. Sci. and Technol. -1999. -33, № 19. -P. 3368—3377. 3. Legube B., Croue J.P., De L aat J., Dore M . // Ozone: Sci. and Eng. -1989. -11, № 1. -P. 69—91. 4. M atsudo H., Y amamori H., Sato T. et al. // Water Sci. and Technol. -1992. -25, № 11. -P. 363—370. 5. Andrews S .A., Huck P.M ., Coutts R.T . // Vom Wasser. -1993. -81. -S. 151—165. 6. Гончарук В.В., Вакуленко В.Ф., Сова А .Н . и др. // Химия и технол. воды. -2003. -25, № 5. -C. 407—427. 7. Гончарук В.В., Чорноморец М .П., Потапченко Н .Г. и др. // Там же. -2002. -24, № 4. -C. 316—327. 8. Милюкин М .В., Гогоман И .В. // Там же. -1998. -20, № 6. -С. 569—584. 9. Милюкин М .В., Гогоман И .В. // Там же. -1999. -21, № 1. -С. 23—29. 10. W einberg H.S., Glaze W .H., Krasner S.W ., Sclimenti M .J. // J. Amer. Water Works Assoc. -1993. -85, № 5. -P. 72—5. 11. M iltner R.Y ., Shukairy H.T., Summers R.S . // Ibid. -1992. -84, № 11. -P. 53—62. 12. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиениче- ские требования к качеству воды централизован- ных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. -M.: Федеральный центр госсанэпиднад- зора Минздрава России, 2002. 13. Гончарук В.В., Вакуленко В.Ф., Сова А .Н ., Олейник Л.М . // Химия и технол. воды. -2004. -26, № 1. -С. 34—49. 14. Ebenga J.-P., Imbenotte M ., Pommery J. et al. // Wa- ter Res. -1986. -20, № 11. -P. 1383—1392. Институт коллоидной химии и химии воды Поступила 29.07.2005 им. А.В. Думанского НАН Украины, Киев ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2006. Т . 72, № 12 107

Исследование карбонильных продуктов окисления гуминовой кислоты озоном и совместно озоном и УФ-излучением

Репозитарії

Схожі ресурси