Russian Journal of Applied ChemistryRussian Journal of Applied ChemistryЖурнал прикладной химии0044-46183034-5545The Russian Academy of Sciences69817010.31857/S0044461825090084КатализResearch ArticlePRIMENENIE PEREDOVYKh OKISLITEL'NYKh PROTsESSOV DLYa OChISTKI STOChNYKh VOD OT ORGANIChESKIKh ZAGRYaZNITELEYПРИМЕНЕНИЕ ПЕРЕДОВЫХ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙhttps://orcid.org/0000-0002-1496-2214SkvortsovaL. NСкворцоваЛ. Н

к.х.н., доцент кафедры аналитической химии

lnskvorcova@inbox.ruhttps://orcid.org/0009-0003-9271-2258MatveevaM. EМатвееваМ. Еlnskvorcova@inbox.ruhttps://orcid.org/0009-0008-6922-5466MakarovaV. MМакароваВ. Мlnskvorcova@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9031-4799KryukovaO. GКрюковаО. Г

к.т.н., н.с.

lnskvorcova@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7711-8248DychkoK. AДычкоК. А

к.х.н., доцент кафедры органической химии

lnskvorcova@inbox.ruНациональный исследовательский Томский государственный университетТомский научный центр СО РАН151120259811-12VOL 98, NO11-12 (2025)ТОМ 98, №11-12 (2025)63864808122025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://snv63.ru/0044-4618/article/view/698170

Исследована возможность очистки воды от фенола и ацетона с применением железосодержащих металлокерамических композитов на основе нитрида кремния, модифицированных полупроводниковыми соединениями, в условиях облучения УФ/видимым светом и озонирования. Композиты получены при азотировании ферросилиция в отсутствие и с добавкой природного минерала шунгита (для введения карбида кремния) в режиме горения. Для введения в керамическую матрицу композитов полупроводниковых фаз оксида железа(III) и нитрида углерода использовали мочевину. Установлен фазовый состав, изучена морфология и оптические свойства композитов. Проведена оценка адсорбционной и фотокаталитической активности композитов в отсутствие и с добавкой пероксида водорода при облучении УФ, видимым светом (процесс Фентона) и озонировании. Установлена высокая степень деградации фенола (~100%) с применением модифицированных композитов с добавкой пероксида водорода при облучении видимым светом. Показана устойчивость фотокатализаторов в восьми повторных циклах. Наиболее эффективным для окислительной деструкции ацетона (100%) в воде является озонирование, в том числе при облучении видимым светом. Исследованы продукты деградации ацетона и фенола методом ГХ и ГХ-МС.

Исследована возможность очистки воды от фенола и ацетона с применением железосодержащих металлокерамических композитов на основе нитрида кремния, модифицированных полупроводниковыми соединениями, в условиях облучения УФ/видимым светом и озонирования. Композиты получены при азотировании ферросилиция в отсутствие и с добавкой природного минерала шунгита (для введения карбида кремния) в режиме горения. Для введения в керамическую матрицу композитов полупроводниковых фаз оксида железа(III) и нитрида углерода использовали мочевину. Установлен фазовый состав, изучена морфология и оптические свойства композитов. Проведена оценка адсорбционной и фотокаталитической активности композитов в отсутствие и с добавкой пероксида водорода при облучении УФ, видимым светом (процесс Фентона) и озонировании. Установлена высокая степень деградации фенола (~100%) с применением модифицированных композитов с добавкой пероксида водорода при облучении видимым светом. Показана устойчивость фотокатализаторов в восьми повторных циклах. Наиболее эффективным для окислительной деструкции ацетона (100%) в воде является озонирование, в том числе при облучении видимым светом. Исследованы продукты деградации ацетона и фенола методом ГХ и ГХ-МС.

железосодержащие металлокерамические композитыгетерогенный фотокатализпроцесс Фентонапроцесс «Пероксон»фотолитическое озонированиефенолацетонРабота выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки (FSWM-2025-0013)Guillossou R., Le Roux J., Mailler R., Vulliet E., Morlay C., Nauleau F., Gasperi J., Rocher V. Organic micropollutants in a large wastewater treatment plant: What are the benefits of an advanced treatment by activated carbon adsorption in comparison to conventional treatment? // Chemosphere. 2019. V. 218. P. 1050–1060. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.11.182You Y., He Z. Phenol degradation in iron-based advanced oxidation processes through ferric reduction assisted by molybdenum disulfide // Chemosphere. 2023. V. 312. P. 137278. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.137278Schwarze M., Borchardt S., Frisch M. L., Collis J., Walter C., Menezes P. W., Strasser P., Driess M., Tashihi M. Degradation of phenol via an advanced oxidation process (AOP) with immobilized commercial titanium dioxide (TiO2) photocatalysts // Nanomaterials. 2023. V. 13. N 7. P. 1249. https://doi.org/10.3390/nano13071249Moraes M. F., Oliveira T., Cuellar J., Castiglioni G. L. Phenol degradation using adsorption methods, advanced oxidative process (H2O2/UV) and H2O2/UV/ activated carbon coupling: Influence of homogeneous and heterogeneous phase // Desalin. Water Treat. 2017. V. 100. P. 38–45. https://doi.org/10.5004/dwt.2017.21808Sable S. S., Shah K. J., Chiang P.-C., Lo S. L. Catalytic oxidative degradation of phenol using iron oxide promoted sulfonated-ZrO2 by advanced oxidation processes (AOPs) // J. Taiwan Ins. Chem. Eng. 2018. V. 91. P. 434–440. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2018.06.030Firoozi M., Hashemi M., Naroote M.R., Daraei H. Evaluation of phenol degradation rate using advanced oxidation/reduction process (AORP) in the presence of sulfite and zinc oxide under UV // Optik. 2023. V. 279. P. 170787. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2023.170787Wang Q., Qin H., Fan J., Xie H. New insight into the mechanism of ferric hydroxide-based heterogeneous Fenton-like reaction // J. Hazard. Mater. 2023. V. 443. P. 130278. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.130278Wei X., Wu H., Sun F. Magnetic/Fe-Al-montmorillonite as a Fenton catalyst with efficient degradation of phenol // J. Colloid Interface Sci. 2017. V. 504. P. 611–619. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2017.05.110Gao J., Liu Y., Xia X., Wang L., Dong W. Fe1-Zn2S ternary solid solution as an efficient Fenton-like catalyst for ultrafast degradation of phenol // J. Hazard. Mater. 2018. V. 353. P. 393–400. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2018.04.029Oppenländer T. Photochemical purification of water and air [S. I]. Wiley-VCH, 2007. P. 145–187.De Laat J., Gallard H., Ancelin S., Legube B. Comparative study of the oxidation of atrazine and acetone by H2O2/UV, Fe(III)/UV, Fe(III)/H2O2/UV and Fe(II) or Fe(III)/H2O2 // Chemosphere. 1999. V. 39. N 15. P. 2693–2706.Ku Y., Huang Y.-J., Chen H.-W., Hou W.-M. Decomposition of acetone by hydrogen peroxide/ ozone process in a rotating packed contactor // Water Environ. Res. 2011. V. 83. N 7. P. 588–593. https://doi.org/10.2175/106143010X128510091569Скворцова Л. Н., Чухломина Л. Н., Мокроусов Г. М., Баталова В. Н., Wu J. J. Каталитическое окисление фенола в присутствии железосодержащих композиций на основе нитридов кремния и бора // ЖПХ. 2011. Т. 84. № 9. С. 41–45.Скворцова Л. Н., Чухломина Л. Н., Мокроусов Г. М., Баталова В. Н. Исследование сорбционной и каталитической активности композиции B-N-Fe при очистке воды от щавелевой кислоты // ЖПХ. 2010. Т. 83. № 9. С. 1444–1447.Lopez R., Gomez R. Band-gap energy estimation from diffuse reflectance measurements on sol-gel and commercial TiO2: A comparative study // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2012. V. 61. P. 1–7. https://doi.org/10.1007/s10971-011-2582-9Dolgonos A., Mason T. O., Poeppelmeier K. R. Direct optical band gap measurement in polycrystalline semiconductors: A critical look at the Tauc method // J. Solid State Chem. 2016. V. 240. P. 43–48. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2016.05.010Новиков Ю. Д., Ласточкина К. О., Болдина З. Н. Методы исследования качества воды водоемов. М.: Медицина, 1990. 400 с.Bauer J. Optical properties, band gap, and surface roughness of Si3N4// Phys. Status Solidi. 1977. V. 39. N. 2. P. 411–418. https://doi.org/10.1002/pssa.2210390205Cornell R. M., Schwertmann U. The iron oxides: Structure, properties, reactions, occurrences and uses [S. I]. Wiley-VCH, 2003. 664 p.Levinshtein M. E., Rumyantsev S. L., Shur M. S. Properties of advanced semiconductor materials: GaN, AlN, InN, BN, SiC, SiGe. New York: John Wiley & Sons, 2001. 216 p.Sambhun P., Behera A., Satyabadi M., Rashmi A., Kulamani P. Facile synthesis of exfoliated graphitic carbon nitride for photocatalytic degradation of Ciprofloxacin under solar irradiation // J. Mater. Sci. 2019. V. 54. https://doi.org/10.1007/S10853-018-03266-X