Influence of the medium pH on the catalytic activity of the CuO-based catalyst in the Fenton system

Editorial Board PCSS Journal; О.Ю. Макідо; Г.І. Хованець; О.Г. Курилець

doi:10.15330/pcss.26.2.235-239

Автор(и)

О.Ю. Макідо Відділення фізико-хімії горючих копалин Інституту фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Львів, Україна
Г.І. Хованець Відділення фізико-хімії горючих копалин Інституту фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Львів, Україна
О.Г. Курилець Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.26.2.235-239

Ключові слова:

каталізатор SiO2/CoFe2O4/SiO2/CuO, система Фентона, рН середовища, окиснення метиленового синього, механізм реакції

Анотація

Досліджено вплив рН середовища на активність гетерогенного наноструктурованого магніточутливого каталізатора SiO₂/CoFe₂O₄/SiO₂/CuO у системі Фентона та запропоновано механізм реакції. Визначено, що каталітичними центрами є Cu⁺ та Cu²⁺. Встановлено, що швидкість деструкції барвника метиленового синього (МС) як модельного забруднювача стічних вод за перші 20 хв процесу залежить від рН, а її значення зменшується в ряді рН (9)>(6)>(3). Після 2 год для всіх початкових значень рН ступінь деструкції МС досягає 85-90%, а рН змінюється до нейтрального. Запропонована система може використовуватися у технології доочищення стічних вод промислового та побутового характеру.

Посилання

X. Zhang, Y. Ding, H. Tang, et al., Degradation of bisphenol A by hydrogen peroxide activated with CuFeO2 microparticles as a heterogeneous Fenton-like catalyst: Efficiency, stability and mechanism, Chemical Engineering Journal, 236, 251 (2014); https://doi.org/10.1016/j.cej.2013.09.051.

Q. Zhou, W. Gong, C. Xie, et al., Removal of Neutral Red from aqueous solution by adsorption on spent cottonseed hull substrate, Journal of Hazardous Materials, 185(1), 502 (2011); https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2010.09.029.

Y.-H. Huang, Y.-F. Huang, P.-S. Chang, C.-Y. Chen, Comparative study of oxidation of dye-Reactive Black B by different advanced oxidation processes: Fenton, electro-Fenton and photo-Fenton, Journal of Hazardous Materials, 154(1-3), 655 (2008); https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.10.077.

M. M. Haque, W. T. Smith, D. K. Y. Wong, Conducting polypyrrole films as a potential tool for electrochemical treatment of azo dyes in textile wastewaters, Journal of Hazardous Materials, 283, 164 (2015); https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2014.07.038.

S. Hussain, E. Aneggi, D. Goi, Catalytic activity of metals in heterogeneous Fenton like oxidation of wastewater contaminants: a review, Environmental Chemistry Letters, 19(3), 2405 (2021); https://doi.org/10.1007/s10311-021-01185-z.

E. Neyens, J. Baeyens, A review of classic Fenton’s peroxidation as an advanced oxidation technique, Journal of Hazardous Materials, 98 (1-3), 33 (2003); https://doi.org/ 10.1016/s0304-3894(02)00282-0.

M. Xu, C. Wu, Y. Zhou, Advancements in the Fenton Process for Wastewater Treatment, In book: Advanced Oxidation Processes - Applications, Trends, and Prospects, Ed. by C. Bustillo-Lecompte, Ch. 4, 1 (IntechOpen Ltd, 2020); https://doi.org/10.5772/intechopen.90256.

M. Cheng, C. Lai, Y. Liu, et al., Metal-organic frameworks for highly efficient heterogeneous Fenton-like catalysis, Coordination Chemistry Reviews, 368 (1), 80 (2018); https://doi.org/10.1016/j.ccr.2018.04.012.

C. Wang, Y. Cao, H. Wang, Copper-based catalyst from waste printed circuit boards for effective Fenton-like discoloration of Rhodamine B at neutral pH, Chemosphere, 230, 278 (2019); https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.05.068.

Y. Wang, H. Zhao, G. Zhao, Iron-copper bimetallic nanoparticles embedded within ordered mesoporous carbon as effective and stable heterogeneous Fenton catalyst for the degradation of organic contaminants, Applied Catalysis B: Environmental, 164, 396 (2015); http://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2014.09.047.

S. Zaman, A. Zainelabdin, G. Amin, et al., Efficient catalytic effect of CuO nanostructures on the degradation of organic dyes, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 73(11), 1320 (2012); http://dx.doi.org/10.1016/j.jpcs.2012.07.005.

N. Thomas, D. D. Dionysiou, S. C. Pillai, Heterogeneous Fenton Catalysts: A Review of Recent Advances, Journal of Hazardous Materials, 404 (Pt. B), 124082 (2020); https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124082.

X. Zhang, Q. Zhang, T. Yang, et al., Research progress of heterogeneous Fenton catalyst for organic wastewater treatment: Thesis, IOP Conference Series Earth and Environmental Science, 651(4), 042025 (2021); https://doi.org/10.1088/1755-1315/651/4/042025.

A. D. Bokare, W. Choi, Review of iron-free Fenton-like systems for activating H2O2 in advanced oxidation processes, Journal of Hazardous Materials, 275, 121 (2014); https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2014.04.054.

M. Silva, J. Baltrus, C. Williams, et al., Mesoporous Fe-doped MgO nanoparticles as a heterogeneous photo-Fenton-like catalyst for degradation of salicylic acid in wastewater, Journal of Environmental Chemical Engineering, 9(4), 105589 (2021); https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105589.

O. Makido, G. Khovanets’, V. Kochubei, I. Yevchuk, Nanostructured Magnetically Sensitive Catalysts for the Fenton System: Obtaining, Research, Application, Chemistry and Chemical Technology, 16(2), 227 (2022); https://doi.org/10.23939/chcht16.02.227.

D. Melgoza, A. Hernández-Ramírez, J. M. Peralta-Hernández, Comparative efficiencies of the decolourisation of Methylene Blue using Fenton’s and photo-Fenton’s reactions, Photochemical & Photobiological Sciences, 8(5), 596 (2009); https://doi.org/10.1039/b817287k.

O. Yu. Makido, Yu. G. Medvedevskikh, G. I. Khovanets’, Investigation into the adsorption of methylene blue on the surface of a «core–shell» type catalyst for the Fenton system, Voprosy khimii i khimicheskoi tekhnologii, 6(133), 91 (2020); http://dx.doi.org/10.32434/0321-4095-2020-133-6-91-98.

K. Maresz, A. Ciemięga, P. Bezkosty, et al., Insight into Structural and Physicochemical Properties of ZrO2-SiO2 Monolithic Catalysts with Hierarchical Pore Structure: Effect of Zirconium Precursor, Catalysts, 13(12), 1516 (2023); https://doi.org/10.3390/catal13121516.

H. Wang, J. Huang, L. Ding, et al., A facile synthesis of monodisperse CoFe2O4/SiO2 nanoparticles, Applied Surface Science, 257(16), 7107 (2011); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.03.063.

R. Asokarajan, K. Neyvasagam, А. Milton Franklin Benial, Simple Synthesis and Characterization Studies of CoFe2O4 Nanocrystalline by Co-precipitation process, International Journal of Current Research, 5(2), 113 (2013).

P. Arévalo-Cid, J. Isasi, F. Martín-Hernández, Comparative study of core-shell nanostructures based on amino-functionalized Fe3O4@SiO2 and CoFe2O4@SiO2 nanocomposites, Journal of Alloys and Compounds, 766, 609 (2018); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.06.246.

H. Li, L. Ban, Z. Wang, et al., Regulation of Cu Species in CuO/SiO2 and Its Structural Evolution in Ethynylation Reaction, Nanomaterials, 9 (6), 842 (2019); https://doi.org/10.3390/nano9060842.

W. Ho, Q. Tay, H. Qi, et al., Photocatalytic and Adsorption Performances of Faceted Cuprous Oxide (Cu2O) Particles for the Removal of Methyl Orange (MO) from Aqueous Media, Molecules, 22(4), 677 (2017); https://doi.org/10.3390/molecules22040677.

M. Silva, J. P. Baltrus, C. Williams, et al., Heterogeneous Photo-Fenton-like Degradation of Emerging Pharmaceutical Contaminants in Wastewater using Cu-doped MgO Nanoparticles, Applied Catalysis A: General, 630, 118468 (2022); https://doi.org/10.1016/j.apcata.2021.118468.