RU2235688C2 - Способ фотообеззараживания воды - Google Patents

Способ фотообеззараживания воды Download PDF

Info

Publication number
RU2235688C2
RU2235688C2 RU2002103550/15A RU2002103550A RU2235688C2 RU 2235688 C2 RU2235688 C2 RU 2235688C2 RU 2002103550/15 A RU2002103550/15 A RU 2002103550/15A RU 2002103550 A RU2002103550 A RU 2002103550A RU 2235688 C2 RU2235688 C2 RU 2235688C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
sensitizer
okb
solution
oxygen
Prior art date
Application number
RU2002103550/15A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2002103550A (ru
Inventor
В.И. Алексеева (RU)
В.И. Алексеева
Г.Н. Ворожцов (RU)
Г.Н. Ворожцов
О.Л. Кали (RU)
О.Л. Калия
Н.А. Кузнецова (RU)
Н.А. Кузнецова
Ю.М. Лужков (RU)
Ю.М. Лужков
Г.Ф. Августинчик (RU)
Г.Ф. Августинчик
Е.Н. Горина (RU)
Е.Н. Горина
А.В. Коверга (RU)
А.В. Коверга
нец Е.А. Лукь (RU)
Е.А. Лукьянец
В.М. Негримовский (RU)
В.М. Негримовский
Л.К. Сливка (RU)
Л.К. Сливка
С.В. Храменков (RU)
С.В. Храменков
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей"
Priority to RU2002103550/15A priority Critical patent/RU2235688C2/ru
Priority to PCT/RU2003/000028 priority patent/WO2003068690A1/ru
Publication of RU2002103550A publication Critical patent/RU2002103550A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2235688C2 publication Critical patent/RU2235688C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/727Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation using pure oxygen or oxygen rich gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/02Specific form of oxidant
    • C02F2305/023Reactive oxygen species, singlet oxygen, OH radical

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области очистки воды от бактериального загрязнения возбужденным кислородом и может быть применено для обеззараживания воды в различных областях. Обеззараживание воды осуществляют с использованием сенсибилизатора и излучения видимого диапазона в присутствии кислорода, причем применяют сенсибилизатор катионного типа в растворе. В качестве фотосенсибилизаторов используют катионные красители, представляющие собой октапиридиниометил фталоцианин цинка или алюминия или его смесь с акридиновым, родаминовым или фенотиазиновым красителем. Способ обеспечивает эффективную и экологически безопасную технологию полного обеззараживания бактериально загрязненных вод. 1 ил., 2 табл.

Description

Изобретение относится к области очистки воды от бактериального загрязнения возбужденным кислородом и может быть применено для обеззараживания воды в различных областях.
Одним из важнейших этапов технологии водоподготовки и водоочистки является обеззараживание. Для уничтожения бактерий и микроорганизмов в воде до сих пор наиболее широко используется хлорирование, однако все большее внимание уделяется разработке экологически безопасных методов обеззараживания воды, которые позволили бы устранить или снизить потребность в хранении, транспортировке или производстве хлора, представляющего опасность как для человека, так и для окружающей среды.
Известен способ обработки питьевой и сточных вод озоном [Патент РФ №2109690, кл. С 02 F 1/32, 1998]. Озон окисляет органические примеси и убивает микроорганизмы в водной среде.
Недостатком способа является его дороговизна, связанная со сложной конструкцией установки, с потреблением большого количества электрической энергии, использованием мощных источников тока высокого напряжения и высокой коррозионной активностью озона.
Известен способ обработки бактериально загрязненной воды ультрафиолетовым светом [Ю.И. Скурлатов, Е.В. Штамм. Химия и рынок. 2001. Т.16. №3. С.32-33]. Бактерицидное действие УФ-света связано с тем, что излучение с длиной волны 260 нм эффективно разрушает молекулы ДНК микроорганизмов, присутствующих в природных и сточных водах. В отличие от хлорирования или озонирования, УФ-обеззараживание воды не сопровождается изменением ее химического состава или появлением каких-либо побочных продуктов.
Однако этот метод является энергоемким и требует больших капитальных и эксплуатационных затрат, обусловленных необходимостью использования мощных кварцевых погружных ламп и очистки их от налипаний.
Капитальные затраты и стоимость очистки воды могут быть снижены, если вместо УФ-ламп использовать искусственные или естественные источники видимого света.
Известен способ обработки бактериально загрязненной воды возбужденным кислородом, полученным путем введения в воду гетерогенного фотосенсибилизатора с последующим облучением его видимым светом [патент РФ №2093472, кл. С 02 F 1/30, 1997], выбранный в качестве прототипа.
Недостатком данного способа является его низкая эффективность вследствие локализации сенсибилизатора на носителе и отсутствия возможности его проникновения в бактерии и микроорганизмы.
Задача изобретения - создание эффективного экологически безопасного способа фотообеззараживания воды с использованием сенсибилизатора активных форм кислорода и излучения видимого диапазона.
Задача решается тем, что для обеззараживания воды с использованием сенсибилизатора и излучения видимого диапазона в присутствии кислорода применяют сенсибилизатор катионного типа, представляющий собой октапиридиниометил фталоцианин цинка или алюминия или его смесь с акридиновым, родаминовым или фенотиазиновым красителем.
Структура фотосенсибилизаторов представлена на чертеже.
Предлагаемый сенсибилизатор поглощает свет видимого диапазона с длиной волны в области от 600 до 700 нм. Использование смеси красителей, поглощающих в разных областях спектра, позволяет увеличить эффективность использования световой энергии видимого диапазона, что позволяет повысить фотобактерицидное действие.
Источником активных форм кислорода является растворенный кислород или кислород воздуха. Удаление сенсибилизатора из очищенной воды осуществляется путем адсорбции на активированном угле, ионообменной смоле либо на каком-либо ином адсорбенте.
Эффективность обеззараживающего действия иллюстрируется следующими примерами.
Примеры 1-7
Готовили раствор октапиридиниометилфталоцианина цинка октахлорида (PymPcZn, сенсибилизатор) в бактериально загрязненной воде. До начала облучения раствор выдерживали в течение времени инкубации (tинк), необходимого для проникновения сенсибилизатора в клетки микроорганизмов. Затем раствор помещали в реактор (V=200 мл), снабженный рубашкой для охлаждения током воды и облучали 30 мин видимым светом от внешнего источника. Источником света служила галогенная лампа R7s фирмы OSRAM мощностью 300 Вт, расположенная в прожекторе на расстоянии 15 см от реактора. Раствор во время облучения перемешивали и аэрировали барботированием воздуха. Для определения колиформных бактерий (общие колиформные бактерии, ОКБ) микроорганизмы из 100 мл воды высевались на мембранные фильтры, затем инкубировались в термостате при 37°С в течение суток. Данные о концентрации сенсибилизатора, времени инкубации и ОКБ представлены в табл.1.
Figure 00000002
Пример №8 (сравнительный по прототипу).
Гетерогенный фотосенсибилизатор готовили, как указано в [патент РФ №2093472, кл. С 02 F 1/30, 1997], осаждением метиленового голубого (MB) на сильнокислую катионообменную смолу КУ-2-8 из его раствора в метаноле (0.002 г MB на 100 г смолы). Бактериально загрязненную воду (ОКБ/100 мл=3000) в количестве 200 мл инкубировали с 20 г гетерогенного фотосенсибилизатора в течение 3 ч, затем облучали 30 мин, непрерывно перемешивая током воздуха. После окончания облучения водную фазу отделяли и анализировали на ОКБ, аналогично описанному в примерах №1-7. Показатель ОКБ воды после облучения составил 34.
Примеры №9-13
Бактериальная активность различных фотосенсибилизаторов оценивалась, аналогично описанному в примерах №1-7. Время инкубации составляло 2-3 ч, облучение - 30 мин. Полученные результаты приведены в табл.2.
Пример №14
Раствор бактериально загрязненной воды (ОКБ=1500), содержащий PymPcZn (5×10-7 моль/л) и AY (7×10-7 моль/л), инкубировали 2 ч, затем облучали в течение 30 мин и анализировали на ОКБ, аналогично описанному в примерах №1-7. Показатель ОКБ после облучения составил 3 в сравнении с ОКБ=40 и 18 для индивидуальных растворов PymPcZn и AY той же концентрации соответственно.
Пример №15
Раствор бактериально загрязненной воды (ОКБ=1500), содержащий PymPcZn (5×10-7 моль/л) и AY (1.5×10-6 моль/л), инкубировали 2 ч, затем облучали в течение 30 мин и анализировали на ОКБ, аналогично описанному в примерах №1-7. Показатель ОКБ после облучения составил 0 в сравнении с ОКБ=40 и 2 для индивидуальных растворов PymPcZn и AY той же концентрации соответственно.
Пример №16
Раствор бактериально загрязненной воды (ОКБ=130), содержащий PymPcAl (5×10-7 моль/л), BrRh123 (5×10-7 моль/л) и AY (7×10-7 моль/л), инкубировали 2 ч, затем облучали в течение 30 мин и анализировали на ОКБ, аналогично описанному в примерах №1-7. Показатель ОКБ после облучения составил 0 в сравнении с ОКБ=20, 35 и 5 для индивидуальных растворов PymPcAl, BrRh123 и AY той же концентрации соответственно.
Пример №17
Раствор бактериально загрязненной воды (ОКБ=130), содержащий PymPcAl (5×10-7 моль/л), фенотиазиновый краситель MB (5×10-7 моль/л) и AY (7×10-7 моль/л), инкубировали 2 ч, затем облучали в течение 30 мин и анализировали на ОКБ, аналогично описанному в примерах №1-7. Показатель ОКБ после облучения составил 0, в сравнении с ОКБ=20, 14 и 5 для индивидуальных растворов PymPcAl, MB и AY той же концентрации соответственно.
Из данных табл.1 и 2 следует, что катионные красители PymPcZn, PymPcAl, MB, BrRh123 и AY являются эффективными сенсибилизаторами фотообеззараживания воды. Очевидно, что положительный заряд на молекуле сенсибилизатора благоприятствует его проникновению в клетки колиформных бактерий, мембраны которых в водной среде имеют отрицательный заряд.
MB заявлен в прототипе на носителе как гетерогенный фотокатализатор активных форм кислорода. Однако из сравнения примеров №8 (прототип) и №9 следует, что краситель в растворе существенно эффективнее, чем MB на КУ-2-8: в сопоставимых условиях облучения ОКБ исходной воды снижалось с 3000 до 4 по предлагаемому методу и лишь до 34 по прототипу. Такое различие обусловлено тем, что бактерии убивает лишь тот сенсибилизатор, который находится в клетках микроорганизмов. Локализованный же на носителе сенсибилизатор (прототип) такой возможности не имеет.
Сенсибилизаторы PymPcZn (λмакс 680 нм) и PymPcAl (λмакс 677 нм), предложенные в данном изобретении, превосходят по активности прототип, а также другие сенсибилизаторы для того же спектрального диапазона (MB, BrMB). Так, для достижения одинакового эффекта обеззараживания при использовании PymPcZn и PymPcAl требуются меньшие концентрации и времена инкубации (примеры №1-7, 10), чем при использовании MB и BrMB (примеры №9, 11).
Примеры №14-17 демонстрируют, что совместное использование сенсибилизаторов, поглощающих в разных областях спектра, позволяет лучше использовать световую энергию и достигать хорошего обеззараживающего эффекта, превышающего эффект отдельно взятых компонентов.
Обработка водных растворов использованных катионных красителей активированным углем либо катионообменными смолами дает спектрально чистую воду.
Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает эффективное и полное обеззараживание бактериально загрязненных вод и превосходит прототип по эффективности.
Figure 00000003

Claims (1)

  1. Способ фотообеззараживания воды с использованием сенсибилизатора и излучения видимого диапазона в присутствии кислорода, отличающийся тем, что используют сенсибилизатор катионного типа в растворе, представляющий собой октапиридиниометилфталоцианин цинка или алюминия или его смесь с акридиновым, родаминовым или фенотиазиновым красителем.
RU2002103550/15A 2002-02-14 2002-02-14 Способ фотообеззараживания воды RU2235688C2 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002103550/15A RU2235688C2 (ru) 2002-02-14 2002-02-14 Способ фотообеззараживания воды
PCT/RU2003/000028 WO2003068690A1 (fr) 2002-02-14 2003-01-31 Procede de photo-decontamination de l'eau

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002103550/15A RU2235688C2 (ru) 2002-02-14 2002-02-14 Способ фотообеззараживания воды

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002103550A RU2002103550A (ru) 2003-08-10
RU2235688C2 true RU2235688C2 (ru) 2004-09-10

Family

ID=27731050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002103550/15A RU2235688C2 (ru) 2002-02-14 2002-02-14 Способ фотообеззараживания воды

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2235688C2 (ru)
WO (1) WO2003068690A1 (ru)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2447027C1 (ru) * 2010-11-03 2012-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") Гетерогенный сенсибилизатор и способ фотообеззараживания воды
RU2448135C1 (ru) * 2010-11-03 2012-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") Сенсибилизатор и способ фотообеззараживания воды
RU2470051C1 (ru) * 2011-07-06 2012-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") Гетерогенный сенсибилизатор и способ фотообеззараживания воды от вирусного загрязнения
RU2471715C2 (ru) * 2011-04-14 2013-01-10 Федеральное государственное унитарное предриятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" Гетерогенные сенсибилизаторы и способ очистки сточных вод от ароматических аминов и фенолов
RU2520857C2 (ru) * 2012-05-28 2014-06-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт экологии и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации Способ обеззараживания воды и оценки его эффективности
RU2538261C2 (ru) * 2013-03-22 2015-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") Гетерогенный сенсибилизатор и способ фотообеззараживания воды

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003285273A1 (en) * 2002-11-11 2004-06-03 Georg Fritzmeier Gmbh And Co. Method for purifying waste water
CN105461044A (zh) * 2015-12-29 2016-04-06 泉州师范学院 一种降解亚甲基蓝溶液的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3951797A (en) * 1975-02-21 1976-04-20 Charles F. Kettering Foundation Photooxidative destruction of organic wastes
FR2387658A1 (fr) * 1977-03-25 1978-11-17 Ciba Geigy Ag Procede pour combattre les microorganismes
US5273713A (en) * 1989-01-18 1993-12-28 Laser Medical Technology, Inc. Water purification and sterilization process

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2447027C1 (ru) * 2010-11-03 2012-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") Гетерогенный сенсибилизатор и способ фотообеззараживания воды
RU2448135C1 (ru) * 2010-11-03 2012-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") Сенсибилизатор и способ фотообеззараживания воды
RU2471715C2 (ru) * 2011-04-14 2013-01-10 Федеральное государственное унитарное предриятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" Гетерогенные сенсибилизаторы и способ очистки сточных вод от ароматических аминов и фенолов
RU2470051C1 (ru) * 2011-07-06 2012-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") Гетерогенный сенсибилизатор и способ фотообеззараживания воды от вирусного загрязнения
RU2520857C2 (ru) * 2012-05-28 2014-06-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт экологии и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации Способ обеззараживания воды и оценки его эффективности
RU2538261C2 (ru) * 2013-03-22 2015-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") Гетерогенный сенсибилизатор и способ фотообеззараживания воды

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003068690A8 (fr) 2003-12-04
WO2003068690A1 (fr) 2003-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ao et al. Peracetic acid-based advanced oxidation processes for decontamination and disinfection of water: A review
Zoschke et al. Vacuum-UV radiation at 185 nm in water treatment–a review
Pacheco-Álvarez et al. A critical review on paracetamol removal from different aqueous matrices by Fenton and Fenton-based processes, and their combined methods
Rubio-Clemente et al. Petrochemical wastewater treatment by photo-Fenton process
Sharma et al. Studies on degradation of reactive red 135 dye in wastewater using ozone
US20030160004A1 (en) Free radical generator and method
ES2266622T3 (es) Combinacion de ozono/uv para la degradacion de sustancias endocrinas.
Kulišťáková Removal of pharmaceutical micropollutants from real wastewater matrices by means of photochemical advanced oxidation processes–a review
CN101372369A (zh) 一种水的紫外光催化消毒与氯消毒联用的消毒方法
CN109231610B (zh) 多波长uv-led灯带协同氯水处理装置及处理方法
Somani et al. Alternative approach to chlorination for disinfection of drinking water an overview
CN109002688A (zh) 基于臭氧消毒/紫外线消毒/氯消毒的水处理方法
da Silva et al. Combined AOP/GAC/AOP systems for secondary effluent polishing: optimization, toxicity and disinfection
RU2235688C2 (ru) Способ фотообеззараживания воды
Khan et al. Emerging investigator series: quaternary treatment with algae-assisted oxidation for antibiotics removal and refractory organics degradation in livestock wastewater effluent
Li et al. Enhanced degradation mechanism of sulfamethazine by vacuum ultraviolet/persulfate
Gandhi et al. Photo-disinfection processes for bacterial inactivation and underlying principles for water constituents’ impact: a review
Martins et al. A study of photocatalytic processes involving the degradation of the organic load and amoxicillin in hospital wastewater
JPH105790A (ja) 流体浄化装置
CN111056701A (zh) 用于病死畜禽无害处理的废水复合消毒工艺
Du et al. Effects of chlorination on the nitrosamines formation from two algae species in drinking water source-M. aeruginosa and C. meneghiniana
CN112777820A (zh) 一种协同控制污水处理厂出水微生物和消毒副产物的方法
MXPA04003843A (es) Un procedimiento para la descontaminacion microbiologica de agua por medio de agentes fotosensibles.
Firdous et al. GENERAL AND PHYSICAL
Tan et al. Performance of the solar/peroxymonosulfate process in (waste) water treatment: abatement of micropollutants, roles of reactive oxygen species, and formation of disinfection by-products