Разложение газообразных летучих органических соединений (ЛОС) под действием нового УФ-излучения

May 17, 2023

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 11112 (2022) Цитировать эту статью

2062 Доступа

5 цитат

3 Альтметрика

Подробности о метриках

В этом исследовании был реализован процесс озонирования с помощью УФ-излучения (УФ/O3) для разложения выбросов ЛОС с заключительной фазой очистки, чтобы оценить эффективность удаления толуола и предотвратить выброс загрязняющих промежуточных продуктов одностадийного процесса. Концентрация толуола на входе и приложенное напряжение варьировались для исследования нескольких рабочих условий. Результаты показали, что при более высокой концентрации на входе снижение содержания толуола было ниже, в то время как увеличение концентрации озона приводило к увеличению эффективности разложения. Дополнительный этап очистки водой увеличил снижение УФ/O3 до 98,5% за счет растворения озона и побочных продуктов в технологической воде и, таким образом, дальнейшего окисления загрязнений в этой фазе. Максимальная способность удаления (ECmax) 22,6 г-3 ч-1 была достигнута при использовании очистки УФ/O3 +. Комбинированная система обеспечила более высокую производительность и стабильность по сравнению с автономным процессом (УФ/O3), а также более экономичную и экологическую устойчивость.

Выбросы летучих органических соединений (ЛОС) стали ключевой экологической проблемой из-за негативного воздействия на здоровье и окружающую среду1,2,3,4. Длительное воздействие на человека выбросов ЛОС (например, ароматических веществ и альдегидов) может вызвать различные проблемы со здоровьем, такие как расстройства пищеварения, почек, сердца и нервной системы при проглатывании, контакте с кожей или вдыхании5,6. Летучие ароматические углеводороды, включая бензол, толуол, этилбензол и ксилол (БТЭК), классифицируются как токсичные, мутагенные и канцерогенные7,8,9. Благодаря этим характеристикам БТЭК включены в число веществ, представляющих наибольшую угрозу здоровью человека10,11.

В атмосфере солнечная радиация вызывает реакцию ЛОС с оксидами азота, вызывая фотохимический смог и загрязнение окружающей среды7,12,13. Из-за своей высокой летучести выбросы ЛОС из различных промышленных секторов также являются причиной неприятного запаха среди подвергающегося воздействию населения. С тех пор борьба с запахами становится приоритетной задачей для промышленных операторов с целью соблюдения правил и предотвращения жалоб со стороны местного населения14. Нефтехимическая промышленность, предприятия по производству красок, клеев, растворителей, полиграфические предприятия, а также очистные сооружения и очистные сооружения являются одними из основных источников антропогенных выбросов БТЭК15,16,17,18.

Более строгие правила в отношении загрязнения воздуха и более высокие ожидания населения в отношении качества воздуха вызывают необходимость эффективного управления и очистки этих соединений14,19. С этой точки зрения научное сообщество сосредоточило внимание на разработке инновационных решений для борьбы с ними20,21.

Методы снижения выбросов, применяемые в настоящее время для очистки выбросов ЛОС, включают адсорбцию активированного угля, абсорбцию, биофильтрацию и термическое или каталитическое сжигание22,23,24. К недостаткам этих традиционных решений относятся перенос загрязняющих веществ в другие фазы, неэффективная биологическая обработка из-за колебаний нагрузки и наличие устойчивых и токсичных вторичных метаболитов25,26,27. Чтобы преодолеть ограничения традиционных процессов, многочисленные исследования сосредоточены на усовершенствованных процессах окисления (АОП) для снижения выбросов ЛОС. Эти процессы основаны на воздействии гидроксильных радикалов – высокореактивных окислителей, способных разлагать широкий спектр органических соединений22,28,29.

Озонирование с помощью ультрафиолетового облучения (УФ/O3) является признанным методом разложения неподатливых и гидрофобных ЛОС30,31. Озон усиливает способность разложения в комбинированном процессе не только благодаря своей высокой окислительной способности, но и за счет образования сильных окислителей, таких как гидроксильные и оксидные радикалы32.