«Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе»

Исследование эффективности катализаторов на основе нитрида углерода для очистки воды от компонента биоцида

УДК: 544.478.42
DOI: -

Авторы:

¹ Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

Ключевые слова: нитрид углерода, биоцидный раствор, очистка сточных вод, буровые растворы, нефтепромысел, высокоинтенсивные окислительные процессы, фотокатализаторы, нанопорошки

Аннотация:

Биоцидные растворы находят свое широкое применение в буровые растворах нефтедобывающей отрасти. Попадая в производственные сточные воды, резорцин, как компонент буровых растворов, несет значительную экологическую нагрузку на окружающею среду. Для деструкции сложного органического соединений были синтезированы образцы графитоподобного нитрида углерода (g-C3N4) с легированием кремния и титана путем термического разложения меламина. В результате исследования процесса формирования нанопорошков, а также их морфологии и размеров агломератов показано, что основные части полученных катализаторов представляют собой слоистые структуры, имеющие сильную связь. Полученные образцы катализаторов, содержащие в своей структуре кремний, имеют форму изогнутых листов нанометрового размера. Доказано наличие кольцевой структуры гептазина. Исходя из полученных данных низкотемпературной адсорбции азота, сделаны выводы о мезопористой структуре полученных образцов. При помощи интегральной кривой распределения пор доказано, что наиболее вероятный размер пор составляет 2…25 нм, исходя из чего можно сделать вывод о том, что реакции протекают на поверхности катализаторов. Проведены исследования по фотоокислению модельной воды, содержащей компонент биоцидного раствора – резорцин. Проведен анализ фотокаталитической активности полученных порошков графитоподобного нитрида углерода и показано, что g-C3N4, легированный кремнием, обладает большей активностью. Эффективность очистки воды от резорцина достигает 90 %.

Список литературы:

1. Синяк Ю.В. Экономическая оценка потенциала мировых запасов нефти и газа // Проблемы прогнозирования. – 2015. – № 6(153). – С. 86–107.
2. Бабаев Э.Р. Биоцидные добавки против сульфатредуцирующих бактерий // Башкир. хим. журн. – 2023. – Т. 30, № 1. – С. 13–22. – DOI: 10.17122/bcj-2023-1-13-22
3. Сравнительный анализ физических свойств и экономической эффективности буровых растворов с нанодобавками / Ш. Давуди, Г.А. Еремян, А.В. Степико [и др.] // Изв. Томского политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. – 2021. – Т. 332, № 6. – С. 130–141. – DOI: 10.18799/24131830/2021/06/3243
4. Study of the Mechanical Properties of High Strength Concrete Obtained with the Help of Chemical Additives / Z.Kh. Kurbanov, N.B. Rasulova, K. Narzullayeva, D. Ortikulov // American J. of Science and Learning for Development. – 2023. – Vol. 2, No. 2. – P. 64–68. – DOI: 10.51699/ajsld.v2i2.1104
5. Туфанова О.П., Котова Е.И. Оценка степени загрязненности поверхностных вод при освоении нефтегазовых месторождений // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2023. – № 1(310). – С. 20–26. – DOI: 10.33285/2411-7013-2023-1(310)-20-26
6. The toxicity and fate of phenolic pollutants in the contaminated soils associated with the oil-shale industry / А. Kahru, А. Maloverjan, Н. Sillak, L. Põllumaa // Environmental Science & Pollution Research. – 2002. – Vol. 9. – P. 27–33. – DOI: 10.1007/BF02987422
7. Determination of Phenols by Liquid Chromatography with Electrochemical and UV Detection / Е. Sooba, Т. Tenno, О. Jáuregui, M.T. Galceran // Oil Shale. – 1997. – Vol. 14, Issue 4S. – P. 544–553. – DOI: 10.3176/oil.1997.4s.11
8. Соловьева А.А., Лебедева О.Е. Алехина Т.В. Фотодеструкция некоторых фармацевтических препаратов // Фундамент. и прикладные исслед. в области химии и экологии – 2018: материалы Междунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, Курск, 24–26 сент. 2018 г. – Курск: Юго-Запад. гос. ун-т, 2018. – С. 75–77.
9. Усовершенствованные окислительные процессы очистки промышленных сточных вод / Л.Э. Шейнкман, Л.Н. Савинова, Д.В. Дергунов, В.Б. Тимофеева // Экология и пром-сть России.– 2015. – Т. 19, № 6. – С. 32–36.
10. Очистка сернисто-щелочных сточных вод окислительными методами / Э.Ф. Ямалтдинова, С.Н. Савельев, А.В. Савельева, С.В. Фридланд // Вестн. Технолог. ун-та. – 2019. – Т. 22, № 8. – С. 117–119.
11. Novel TiO2/C3N4 Photocatalysts for Photocatalytic Reduction of CO2 and for Photocatalytic Decomposition of N2O / М. Reli, P. Huo, М. Šihor [et al.] // The J. of Physical Chemistry A. – 2016. – Vol. 120, Issue 43. – P. 8564–8573. – DOI: 10.1021/acs.jpca.6b07236
12. A Fantastic Graphitic Carbon Nitride (g-C3N4) Material: Electronic Structure, Photocatalytic and Photoelectronic Properties / Dong Guoping, Zhang Yuanhao, Pan Qiwen, Qiu Jianrong // J. of Photochemistry and Photobiology A: Photochemistry Reviews. – 2014. – Vol. 20. – P. 33–50. – DOI: 10.1016/j.jphotochemrev.2014.04.002
13. Mediator-free direct Z-scheme photocatalytic system: BiVO4/g-C3N4 organic-inorganic hybrid photocatalyst with highly efficient visible-light-induced photocatalytic activity / Tian Na, Huang Hongwei, He Ying [et al.] // Dalton Transaction. – 2015. – Vol. 44, Issue 9. – P. 4297–4307. – DOI: 10.1039/C4DT03905J
14. Synthesis, Structure and Electronic Properties of Graphitic Carbon Nitride Films / Т. Suter, V. Brázdová, К. McColl [et al.] // J. of Physical Chemistry. – 2018. – Vol. 122, Issue 44. – P. 25183–25194. – DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b07972
15. Иванцова Н.А., Захарова Д.С., Ветрова М.А. Исследование процессов фотоокисления водного раствора нитрофурала // Журн. СФУ. Серия: Химия. – 2022. – Т. 15, № 4. – С. 507–517. – DOI: 10.17516/1998-2836-0297
16. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. – М.: Химия, 1984. – 448 с.
17. Фотоокислительная деструкция нитрофурала в присутствии графитового нитрида углерода / Н.А. Иванцова, М.А. Ветрова, Е.Н. Кузин [и др.] // Хим. пром-сть сегодня. – 2022. – № 1. – С. 6–13. – DOI: 10.53884/27132854_2022_1_6
18. Чебаненко М.И., Захарова Н.В., Попков В.И. Получение нанопорошков графитоподобного нитрида углерода и их фотокаталитическая активность под действием видимого света // Журн. прикладной химии. – 2020. – Т. 93, № 4. – С. 490–497. – DOI: 10.31857/S0044461820040039
19. Голочалова Е.С. Оценка эффективности кремний-титансодержащего катализатора в окислении кислотного хром-фиолетового красителя // КОМУ-22: материалы XIV Всерос. шк.-конф. молодых ученых с междунар. участием, Ижевск, 05–09 дек. 2022 г. – Ижевск: Удмурт. федер. исслед. центр УрО РАН, 2022. – С. 91–93.