Генерация радикалов в персульфатной системе одно- и двухчастотным ультразвуком

Abstract

В работе исследованы уровни генерации сульфатного радикал- аниона (SO4•–) и гидроксильного радикала (•ОН) при облучении деионизированной (ДВ) иприродной поверхностной воды (ПВ) одно- и двухчастотным ультразвуком при 120 кГц и 1.7 МГц без и в присутствии персульфата калия. В качестве ловушки радикалов использовалась 4-хлорбензойная кислота (4-ХБК). Скорость деградации 4-ХБК увеличивалась в ряду 120 кГц<1.7 МГц<120 кГц+1.7 МГц, достигая квазистационарной концентрации •ОН в 2.25×10–14 и 1.18×10–14 Моль/л в ДВ и ПВ соответственно. Несмотря на ингибирование генерации радикалов в ПВ, наиболее эффективной являлась персульфатная система с использованием двухчастотного ультразвука в силу генерации двух видов радикалов. Методом конкурентной кинетики с метанолом и трет-бутанолом в этой системе выявлен преобладающий вклад •ОН (в среднем 70 %) над SO4•– при обработке как ДВ, так и ПВ. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования персульфатной системы, активированной двухчастотным ультразвуком, при разработке новых методов очистки природных и сточных вод от органических загрязнителей

This study investigated the levels of generation of sulfate radical anion (SO4•–) and hydroxyl radical (•OH) under irradiation of deionized (DW) and natural surface water (NW) with single- and dual- frequency ultrasound at 120 kHz and 1.7 MHz with and without potassium persulfate. 4-chlorobenzoic acid (4-CBA) was used as a radical trapping agent. The degradation rate of 4-CBA increased in the raw 120 kHz<1.7 MHz<120 kHz+1.7 MHz, reaching a steady-state concentration •OH of 2.25×10–14 and 1.18×10–14 Mol/L in DW and NW, respectively. Despite the inhibition of radical generation in NW, dual- frequency ultrasound-activated persulfate was found to be the most efficient system. The competitive kinetics with methanol and tert- butanol revealed a predominant contribution •OH (on average 70 %) over SO4•– in both DW and NW. The obtained results indicate the prospects of using persulfate activated by dual-frequency ultrasound for developing novel methods of removal of organic pollutants from natural water and wastewater