Fotokatalityczny rozkład 3-chloroaniliny w fazie wodnej

Istota wynalazku

3-chloroanilina jest pestycydem, który znajduje się w ściekach. Pestycydy są używane w formie proszków, roztworów, emulsji lub aerozoli. Środowisko wodne może być zanieczyszczone pestycydami obszarowo lub punktowo.

Już w latach siedemdziesiątych XX w. zwrócono uwagę na toksyczność, dużą trwałość w środowisku oraz zdolności kumulowania się pestycydów w organizmach żywych.

Ma silne działanie toksyczne na ustrój człowieka, działa drażniąco i methemoglobinotwórczo. Wchłanianie odbywa się przez skórę i z przewodu pokarmowego. Wystąpienie objawów podrażnienia górnych dróg oddechowych z kaszlem, sinoniebieskiego zabarwienia skóry, duszności i innych dolegliwości nudności, wymioty, ból i zawroty głowy oraz sinoniebieskie zabarwienie błon śluzowych i skóry. Kontakt z pestycydami może przynieść różnego rodzaju nowotwory. Szczególnie w przypadku rolników wymieniany jest tutaj rak prostaty czy też płuc. Mogą być przyczyną chorób neurodegeneracyjnych, czyli choroby Parkinsona Alzheimera.

Jednym z głównych źródeł zanieczyszczeń pestycydowych wód są ścieki miejskie, dlatego też niniejszy wynalazek jest elementem technologii dekontaminacji, stabilizacji, higienizacji komunalnych osadów pościekowych w formie bezpiecznego produktu nawozowego oraz innych produktów, które będą stabilizowały osad i dawały możliwość ponownego jego wykorzystania w bezpiecznej formie.

Inne poważne źródło skażenia środowiska jest spowodowane większym zużyciem leków. Pestycydy m.in. w wyniku niewłaściwych procedur utylizacji leków, wydalania przez ludzi i zwierzęta, ze ścieków szpitalnych trafiają wraz ze ściekami komunalnymi do oczyszczalni komunalnych. W oczyszczalniach rzadko stosuje się nowoczesne metody oczyszczania ścieków ukierunkowane na tę grupę zanieczyszczeń. Substancje lecznicze wraz ze ściekami oczyszczonymi trafiają do wód powierzchniowych. W wodach powierzchniowych substancje czynne farmaceutyków z rosnącą szybkością ulegają procesom biodegradacji (od kilku minut do kilkudziesięciu dni). Leki trudniej rozkładające się w wodzie mogą ulegać procesom akumulacji w ekosystemach wodnych, co prowadzi do wzrostu toksyczności wobec ryb i mikroorganizmów wodnych. Mogą również przenikać do wód gruntowych i są oznaczane w wodach pitnych, co stwarza zagrożenie dla zdrowia ludzkiego.

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania katalizatora ze zwietrzeliny haloizytowej do fotokatalitycznego rozkładu 3-chloroaniliny w fazie wodnej polegający na wieloetapowej modyfikacji roztworem kwasu siarkowego (VI) i hydrosulfidem sodu oraz warunki fizykochemiczne prowadzeniu procesu fotokatalitycznego rozkładu 3-chloroaniliny w reaktorze fotochemicznym.

Sposób polega na dodaniu do 5 części wagowych odżelazionej zwietrzeliny haloizytowej (zawartość związków żelaza poniżej 0,6 wagowych) o granulacji od 0,30 do 0,80 mm, 6 części wagowych technicznego kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 20% wagowych i na mieszaniu ogrzewając przez 60 min. w temperaturze 313 K w reaktorze szklanym z mieszadłem, odfiltrowaniu, dodaniu do 1 części wagowej osadu zwietrzeliny haloizytowej 2 części wagowych 1M roztworu kwasu siarkowego (VI) z 0,4 M roztworem hydrosulfidu sodu całość ogrzewając w temperaturze 323 K przez 120 min; po oddzieleniu cieczy poreakcyjnej, do 1 części wagowych osadu zwietrzeliny haloizytowej dodaje się 2,5 części wagowe 1M roztworu kwasu siarkowego (VI) z 0,8 M roztworem hydrosulfidu sodu i ogrzewa w temperaturze 328 K przez 60 min., następnie po oddzieleniu cieczy poreakcyjnej fotokataliza tor przemywa się wodą do pH 4,0-5,0.

Potencjał komercjalizacji

Najwięcej pestycydów zawierają wody powierzchniowe, a ich stężenia w tym środowisku mają na całym świecie tendencję wzrostową. Rozkład pestycydów zachodzi głównie na drodze biochemicznej, fotochemicznej i chemicznej. Niejednokrotnie produkty rozpadu mogą być bardziej toksyczne niż związek wyjściowy.

Zaletą wynalazku jest zastosowanie zwietrzeliny haloizytowej do fotokatalitycznego rozkładu 3-chloroaniliny w fazie wodnej. Zwietrzelina haloizytowa, na powierzchni, której po usunięciu zanieczyszczeń związkami żelaza za pomocą kwasu siarkowego i po dwukrotnej aktywacji roztworem hydrosulfidem sodu z kwasem siarkowym, wytwarza się aktywną fazę ditlenku tytanu (IV). Jako fotokatalizator aktywowana zwietrzelina haloizytowa wykazuje porównywalne właściwości z fotokatalizatorem wykonanym z ditlenku tytanu (IV). Zaletą wynalazku jest także to, że aktywowana zwietrzelina haloizytowa, jako fotokatalizator, może pracować w identycznych warunkach reakcyjnych jak fotokatalizator z ditlenku tytanu (IV), co pozwala zastąpić drogi fotokatalizator z ditlenku tytanu (IV) tańszym fotokatalizatorem z aktywowanej zwietrzeliny haloizytowej.

Zastosowanie wynalazku i możliwości komercjalizacji to oczyszczalnie ścieków oraz stacje uzdatniania wody pitnej.