редокс-систем с озоном повышается за счет введения в раствор гетерогенных и гомогенных катализаторов и может быть связана с тем, что озон выступает как интенсивный источник радикалов, тогда как редокс-партнер участвует в реакциях продолжения цепи в радикально-цепном механизме окисления органических веществ.

Технико-экономическая целесообразность использования редокс-системы 03—Н202 продемонстрирована на примере очистки сточных вод одновременно от роданидов, фенолов и акрилатных производных [113]. Там же показано, что степень очистки сточных вод от тетраэтилсвинца (ТЭС) в присутствии двуокиси марганца выше, чем в его отсутствие. Кроме того, в отсутствие Мп02 расходуется 1800 мг 03/мг ТЭС, в то время как в его присутствии — только 1100.

Большое применение находят редокс-системы с озоном и для очистки сточных вод животноводческих ферм аграрно-про-мышленных комплексов.

Озон получается относительно просто. Наиболее экономичен метод пропускания воздуха или кислорода через электрический разряд высокого напряжения (5000—25000 В) в озонаторе, который состоит из двух электродов, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. Производительность одного озонатора в зависимости от его размеров от 10 г до 10 кг озона в час [114]. Озон очень токсичен, поэтому предельно допустимая концентрация его в воздухе рабочей зоны — 0,0001 мг/л.

Озон реагирует с насыщенными органическими соединениями с образованием свободных радикалов:

RH + Оз—>ft+0H + O2.

При наличии двойной связи озон присоединяется с образованием озонидов:

R—СН = СН2 + 03 —*? R—СН—О—СН2.

I I

О о

Большой практический интерес представляет способность озона реагировать с ароматическими соединениями. Например, при взаимодействии озона с бензолом в результате гидролитического расщепления образующегося триозонида, получают глиоксаль, глиоксалевую и щавелевую кислоты [103].

На наш взгляд, недостаточное внимание уделяется вопросам использования для очистки сточных вод молекулярного кислорода и перекиси водорода. Эти окислители сами по себе в нормальных условиях малореакционноспособны и активируются лишь в присутствии катализаторов, как правило, ионов металлов переменной валентности. Привлекают они дешевиз45

ной, доступностью и, как и в случае с озоном, экологической «чистотой» — полным отсутствием побочных продуктов восстановления. К сожалению, эти «выгодные» окислители применяются на практике пока очень ограниченно, на что, по нашему мнению, есть две причины. С одной стороны, не все практики знают потенциальные возможности каталитических методов очистки сточных вод кислородом и перекисью водорода. С другой — лишь относительно недавно появились кинетические данные, позволяющие выявить типовые механизмы окислительного действия 02, Н202 в присутствии ионов металлов переменной валентности. Без знания этих механизмов невозможно «управлять» сложными процессами окисления загрязняющих веществ кислородом и перекисью водорода.

Тем не менее имеется положительный опыт использования 02 при нормальных условиях в присутствии микропримесей железа, никеля, хрома для очистки сточных вод от серосодержащих соединений в производстве сульфатной целлюлозы [96], от нефтепродуктов [115] и др.

Фенолы, растворенные в сточных водах, также относительно легко могут окисляться кислородом воздуха, претерпевая глубокие структурные превращения: они гидроксилируются, образуют хиноны, оксихиноны, карбоновые, гуминовые кислоты, перекисные соединения и др. В зависимости от выбора катализатора, окисление может приводить к образованию С02 и воды.

Применение Н202 совместно с ионами Fe2+ и Fe3+ позволяет при рНЗч-5 окислять 30—65% органических примесей бытовых сточных вод до С02 на 98% [116, 117]. Перекись водорода используется для очистки сточных вод от цианосодержащих примесей (акрилонитрила, пропилонитрила и ацетонитрила) [118], а также вод, содержащих фенолы, цианиды, органические растворители и т. д.

В последнее время для очистки бытовых и производственных сточных вод получил широкое распространение биохимический метод [119], который основан на способности микробов использовать в процессе своей жизнедеятельности растворенные органические и минеральные соединения. Применение биохимического метода дает возможность удалять из сточных вод разнообразные органические вещества, в том числе и токсичные. Деструкция органических веществ может происходить в анаэробных и в аэробных условиях. В результате разрушения органических соединений в анаэробных условиях образуются газы: СН4, С02, Н2, N2, H2S. Анаэробный метод очистки применяют лишь для производственных сточных вод с высокой концентрацией органических веществ (5—10 г/л) перед аэробной доочисткой. Аэробная очистка производится организмами, которые употребляют кислород, растворенный в воде.

Следует отметить, что биохимическая очистка сточных вод также основывается на окислительно-восстановительных реакциях кислорода и перекиси водорода, только происходящих не в гомогенной фазе с участием металлокомплексных катализаторов, а в