Сибирский федеральный университет. Siberian Federal University.
Abstract
The work analyzes applications of carbon adsorbents in catalytic wet peroxide oxidation (CWPO)
being a variant of Advanced Oxidation Processes (AOPs). Under CWPO condition (concentration
[Н2О2] ≤ 30 %, 20±2 °C) we have studied the activity of nanoporous adsorbent АC-К prepared by
КОН-activation (800 °C, 1 h) of brown coal. We have compared АC-К with solid product of thermolysis
(SPT) of brown coal formed under the same conditions without КОН. АC-К, which has a high
adsorbtion activity, catalyzes decomposition of Н2О2 to form ОН-radicals. This allows to combine two
environmentally important processes: concentration of organic pollutants on the surface of adsorbent
and their further decomposition by ОН-radicals.
Decomposition of Н2О2 in presence of АC-К or SPT is described by kinetic first-order equation and
runs 20-30 times faster in contact with АC-К. Rate constants vary within the range of 0.053-0.28 min-1
(АC-К) and 0.002-0.012 min-1 (SPT) and grow under [Н2О2] increasing. Oxidative modification of
АC-К and SPT surfaces under CWPO conditions has been studied. The dependence between content
of ОН groups in modified АC-К (24 h) samples and [Н2О2] is described as a curve with a maximum
at [Н2О2] = 10 %, where the maximum modifying effect and the highest increse in ОН-groups content
(from 1.00 to 1.55 mmole/g) are observed. Modification level is negligible; only 1 % of oxidant reacts
to form functional groups.Рассмотрены применения углеродных адсорбентов в catalytic wet peroxide oxidation (CWPO) как
варианте Advanced Oxidation Processes (AOPs). В условиях CWPO (концентрация [Н2О2] ≤ 30 %,
20±2 °C) изучено поведение нанопористого адсорбента АУ-К, полученного КОН-активацией
(800 °C, 1 ч) бурого угля. Проведено сравнение АУ-К с твердым продуктом термолиза (ТПТ)
бурого угля, полученного в тех же условиях без КОН. АУ-К, обладающий высокой адсорбционной
активностью, является катализатором разложения Н2О2 с образованием ОН-радикалов,
что даёт возможность объединить два экологически значимых процесса: концентрирование
органических экотоксикантов на поверхности адсорбента и их последующее расщепление ОН-
радикалами.
Разложение Н2О2 в присутствии АУ-К и ТПТ описывается уравнением кинетики I-го порядка
и в контакте с АУ-К протекает в 20-30 раз быстрее. Константы скорости варьируются
в интервалах 0,053-0,28 мин-1 (АУ-К) и 0,002-0,012 мин-1 (ТПТ) и с увеличением [Н2О2]
возрастают. В условиях CWPO изучена окислительная модификация поверхности АУ-К и ТПТ.
Зависимость содержания ОН-кислотных групп модифицированных образцов АУ-К (24 ч) от
[Н2О2] передается кривой с максимумом при [Н2О2] = 10 %, где наблюдается максимальный
модифицирующий эффект и наибольший прирост содержания ОН-групп (с 1,00 до 1,55 ммоль/г).
Уровень модификации мал; не более 1 % окислителя идет на образование функциональных
групп
