Исследован процесс электрохимической деструкции тетрациклина на платинированном титановом электроде, реализуемый в стационарной ячейке с разделенными катодным и анодным пространствами. Процесс окисления проводили в анодной камере, варьируя плотность тока в диапазоне значений 0,05…0,5 А/см2. Установлено, что при исходной концентрации загрязняющего вещества 10…60 мг/л степень его окисления достигает 85…90 %. Это приемлемо для первоначальной обработки высоко-концентрированных сточных вод, содержащих тетрациклин. Дальнейшая доочистка может быть проведена с использованием Advanced Oxidation Processes (AOPs). Доказано, что кинетика электроокисления тетрациклина в водных растворах может быть описана уравнением первого порядка. Установлено, что процесс электроокисления протекает при относительно низких энергозатратах, что позволяет применять его в качестве предочистки. Трехкратное уменьшение химического потребления кислорода после проведения электролиза свидетельствует о достаточно полной степени минерализации поллютанта. Определено, что электрохимическое окисление тетрациклина происходит с разрушением его ароматической системы. Это подтверждено данными УФ-спектроскопии. В качестве продуктов неполного окисления органического загрязняющего вещества образуются относительно нетоксичные карбоновые кислоты. На основании проведенных исследований сделан вывод, что анодное окисление может быть рекомендовано для обработки водных объектов, содержащих относительно высокие (10…100 мг/л) концентрации тетрациклина Просьба ссылаться на эту статью следующим образом: Кузин Е. Н., Иванцова Н. А., Чурина А. А. и др. Анодная деструкция тетрациклина в водных растворах. Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2025, № 3 (120), с. 114—130.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
Развитие современной цивилизации связано с использованием органических веществ синтетического происхождения (красителей, пестицидов, лекарственных форм) в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства, в быту. Химически устойчивые молекулы органических поллютантов не подвергаются или очень слабо подвергаются глубокой биологической очистке. В случае попадания недостаточно очищенных сточных вод в канализацию происходит снижение эффективности работы очистных сооружений, приводящее к сбросу сточных вод, которые содержат высокие концентрации органических загрязняющих веществ, в окружающую среду. Попадая в нее, поллютанты синтетического происхождения оказывают губительное воздействие на биоценозы [1]. Процессы биоаккумуляции способствуют движению органических загрязняющих веществ вверх по трофическим цепям, что создает угрозу и для человека. В связи с этим вопросам очистки сточных вод от органических поллютантов синтетического происхождения уделяется большое внимание и посвящено множество исследований.
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.
Список литературы
1. Miniero R., Dellatte E., Di Domenico A. Toxicology and ecotoxicology of persistent organic microcontaminants in aquatic systems. Ann Ist. Super Sanita, 2002, vol. 38, no. 2, pp. 131-135.
2. Wang P., He Y.-L., Huang C.-H. Reactions of tetracycline antibiotics with chlorine dioxide and free chlorine. Water Res., 2011, vol. 45, iss. 4, pp. 1838-1846. DOI: 10.1016/j.watres.2010.11.039
3. Gu C., Karthikeyan K.G. Interaction of tetracycline with aluminum and iron hydrous oxides. Environ. Sci. Technol., 2005, vol. 39, iss. 8, pp. 2660-2667. DOI: 10.1021/es048603o
4. Wen X., Jia Y., Li J. Degradation of tetracycline and oxytetracycline by crude lignin peroxidase prepared from Phanerochaete chrysosporium - a white rot fungus. Chemosphere, 2009, vol. 75, iss. 8, pp. 1003-1007. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2009.01.052 EDN: YAVBLR
5. Li C., Xu Y., Song W. Pollution characteristics and risk assessment of typical antibiotics and persistent organic pollutants in reservoir water sources. Water, 2023, vol. 15, iss. 2, art. 259. DOI: 10.3390/w15020259 EDN: RBJRSS
6. Younes H.A., Mahmoud H.M., Abdelrahman M.M., et al. Seasonal occurrence, removal efficiency and associated ecological risk assessment of three antibiotics in a municipal wastewater treatment plant in Egypt. Environ. Nanotechnol. Monit. Manag., 2019, vol. 12, art. 100239. DOI: 10.1016/j.enmm.2019.100239
7. Gomez-Pacheco C.V., Sanchez-Polo M., Rivera-Utrilla J., et al. Tetracycline degradation in aqueous phase by ultraviolet radiation. Chem. Eng. J., 2012, vol. 187, pp. 89-95. DOI: 10.1016/j.cej.2012.01.096 EDN: PHWJGP
8. Hao R., Xiao X., Zuo X., et al. Efficient adsorption and visible-light photocatalytic degradation of tetracycline hydrochloride using mesoporous BiOI microspheres. J. Hazard. Mater., 2012, vol. 209-210, pp. 137-145. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2012.01.006
9. Kim H.-Y., Lee I.-S., Oh J.-E. Human and veterinary pharmaceuticals in the marine environment including fish farms in Korea. Sci. Total Environ., 2017, vol. 579, pp. 940-949. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2016.10.039
10. Qiao M., Ying G.-G., Singer A.C., et al. Review of antibiotic resistance in China and its environment. Environ. Int., 2018, vol. 110, pp. 160-172. DOI: 10.1016/j.envint.2017.10.016
11. Pan M., Chu L.M. Occurrence of antibiotics and antibiotic resistance genes in soils from wastewater irrigation areas in the Pearl River Delta region, southern China. Sci. Total Environ., 2018, vol. 624, pp. 145-152. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.12.008
12. Tiwari A., Kurittu P., Al-Mustapha A.I., et al. Wastewater surveillance of antibiotic-resistant bacterial pathogens: a systematic review. Front Microbiol., 2022, vol. 13, art. 977106. DOI: 10.3389/fmicb.2022.977106
13. Kuzin E., Averina Yu., Kurbatov A., et al. Titanium-containing coagulants in wastewater treatment processes in the alcohol industry. Processes, 2022, vol. 10, iss. 3, art. 440. DOI: 10.3390/pr10030440 EDN: QANWPF
14. Kabanov M.A., Ivantsova N.A., Kuzin E.N., et al. Evaluation of the influence of drug complex formation on the efficiency of water conditioning with reagents for tetracycline. Pharm. Chem. J., 2022, vol. 55, no. 11, pp. 1245-1249. DOI: 10.1007/s11094-022-02565-7 EDN: BJWYDA
15. Emzhina V.V., Kuzin E.N., Babusenko E.S., et al. Photodegradation of tetracycline in presence of H2O2 and metal oxide-based catalysts. J. Water Process Eng., 2021, vol. 39, art. 101696. DOI: 10.1016/j.jwpe.2020.101696 EDN: ERNQGJ
16. Prieto-Rodriguez L., Oller I., Klamerth N., et al. Application of solar AOPs and ozonation for elimination of micropollutants in municipal wastewater treatment plant effluents. Water Res., 2013, vol. 47, iss. 4, pp. 1521-1528. DOI: 10.1016/j.watres.2012.11.002
17. Thiruvenkatachari R., Vigneswaran S., Moon I.S. A review on UV/TiO2 photocatalytic oxidation process (journal review). Korean J. Chem. Eng., 2008, vol. 25, no. 1, pp. 64-72. DOI: 10.1007/s11814-008-0011-8 EDN: SBLWHX
18. de Ilurdoz M.S., Sadhwani J.J., Reboso J.V. Antibiotic removal processes from water & wastewater for the protection of the aquatic environment - a review. J. Water Process Eng., 2022, vol. 45, art. 102474. DOI: 10.1016/j.jwpe.2021.102474
19. Magureanu M., Mandache N.B., Parvulescu V.I. Degradation of pharmaceutical compounds in water by non-thermal plasma treatment. Water Res., 2015, vol. 81, pp. 124-136. DOI: 10.1016/j.watres.2015.05.037 EDN: USCVHL
20. Jiao J., Li Y., Song Q., et al. Removal of pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) by free radicals in advanced oxidation processes. Materials, 2022, vol. 15, iss. 22, art. 8152. DOI: 10.3390/ma15228152 EDN: SBGLSI
21. Kanakaraju D., Glass B.D., Oelgemoller M. Advanced oxidation process-mediated removal of pharmaceuticals from water: a review. J. Environ. Manage., 2018, vol. 219, pp. 189-207. DOI: 10.1016/j.jenvman.2018.04.103
22. Иванцова Н.А., Захарова Д.С., Ветрова М.А. Исследование процессов фото-окисления водного раствора нитрофурала. Журнал Сибирского Федерального университета. Сер. Химия, 2022, т. 15, № 4, с. 507-517. EDN: FWOBEC
23. Mylapilli S.V.P., Reddy S.N. Sub and supercritical water oxidation of pharmaceutical wastewater. J. Environ. Chem. Eng., 2019, vol. 7, iss. 3, art. 103165. DOI: 10.1016/j.jece.2019.103165
24. Johnston J., Hannah R., Cunningham V., et al. Destruction of pharmaceutical and biopharmaceutical wastes by the modar supercritical water oxidation process. Nat. Biotechnol., 1988, vol. 6, pp. 1423-1427. DOI: 10.1038/nbt1288-1423
25. Gushchin A., Grinevich V., Kvitkova E., et al. Reducing the toxicity of tetracycline solutions and the kinetics of its decomposition under the action of DBD in oxygen. Plasma Med., 2019, vol. 9, iss. 2, pp. 101-110. DOI: 10.1615/PlasmaMed.2019031459 EDN: QXSTVY
26. Trellu C., Chaplin B.P., Coetsier C., et al. Electro-oxidation of organic pollutants by reactive electrochemical membranes. Chemosphere, 2018, vol. 208, pp. 159-175. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2018.05.026 EDN: YJSCXZ
27. Lan Y., Coetsier C., Causserand Ch., et al. An experimental and modelling study of the electrochemical oxidation of pharmaceuticals using a boron-doped diamond anode. Chem. Eng. J., 2018, vol. 333, pp. 486-494. DOI: 10.1016/j.cej.2017.09.164
28. Yang Y., Ramos N.C., Clark J.A., et al. Electrochemical oxidation of pharmaceuticals in synthetic fresh human urine: using selective radical quenchers to reveal the dominant degradation pathways and the scavenging effects of individual urine constituents. Water Res., 2022, vol. 221, art. 118722. DOI: 10.1016/j.watres.2022.118722
29. Богомолов Б.Б., Болдырев В.С., Зубарев А.М. и др. Интеллектуальный логико-информационный алгоритм выбора энергоресурсоэффективной химической технологии. Теоретические основы химической технологии, 2019, т. 53, № 5, с. 483-492. DOI: 10.1134/S0040357119050026 EDN: KPDGXM
30. Da Silva S.W., Welter J.B., Albornoz L.L., et al. Advanced electrochemical oxidation processes in the treatment of pharmaceutical containing water and wastewater: a review. Curr. Pollution Rep., 2021, vol. 7, no. 2, pp. 146-159. DOI: 10.1007/s40726-021-00176-6 EDN: MEKUJL
31. Якушин Р.В., Чистолинова А.В., Болдырев В.С. и др. Исследование жидкофазного окисления алифатических спиртов при плазмохимической обработке воды. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2021, № 1 (94), с. 92-108. DOI: 10.18698/1812-3368-2021-1-92-108 EDN: GLAXPZ
32. Лубин А.А., Якушин Р.В., Ощепков М.С. и др. Плазмохимический синтез нитропроизводных аценафтена в поле токов высокой частоты при пониженном давлении. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2023, № 4 (109), с. 123-140. DOI: 10.18698/1812-3368-2023-4-123-140 EDN: AXJMEZ
Выпуск
Другие статьи выпуска
Задача разработки методики обнаружения и количественного определения содержания присадки “Агидол-1” в топливе для обеспечения эксплуатационной надежности ракетно-космической техники весьма актуальна. Цель работы — оптимизация электрохимической тест-системы для обеспечения достоверной идентификации присадки “Агидол-1” с учетом особенностей влияния ее концентрации в топливах реактивных двигателей на параметры вольтамперных характеристик. Представлен подход к определению антиоксиданта “Агидол-1”, содержащегося в гидрогенизированных авиакеросинах, методом мультисенсорной инверсионной вольтамперометрии. Указанный метод позволяет не только определять его наличие в исследуемой пробе, но и дать количественную оценку содержания “Агидол-1” в авиакеросине и ацетонитрильных вытяжках из него. Показано, что оценку влияния концентрации присадки “Агидол-1” в керосине можно проводить по его влиянию на значения пиков токов растворения металлов тест-системы Просьба ссылаться на эту статью следующим образом: Петренко Е. М., Семенова В. А., Липатова И. А. Определение агидола в керосинах методом мультисенсорной инверсионной вольтамперометрии. Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2025, № 3 (120), с. 131–141.
Скорость горения энергетической конденсированной системы является основным внутрибаллистическим параметром при проектировании двигательных установок летательных аппаратов. Вследствие сложности аналитического определения скорости горения разрабатывают различные экспериментальные методы, одним из которых является микроволновая диагностика. При использовании этого метода для исследования скорости горения применяют элементы микроволновой техники, к которым относится согласующее устройство из диэлектрического материала. Оно предназначено для согласования трактов круглого сечения с разными диаметрами, заполненными воздухом и образцом исследуемой энергетической конденсированной системы. Одним из показателей качества волноводного тракта является коэффициент стоячей волны по напряжению, значение которого для реальных устройств находится в интервале 1,02–2,00. Рассмотрены следующие материалы: капрон, стеклотекстолит, полиметилметакрилат и полилактид. Для каждого материала определены интервалы частот электромагнитной волны, при которых возникает наименьшее число паразитных отражений. Определены геометрические параметры заполненного воздухом металлического волновода. Численное моделирование волноводного тракта показало, что согласующее устройство из стеклотекстолита дает наибольшее значение коэффициента стоячей волны по напряжению. Это негативно влияет на измерение параметров исследуемого сигнала. Вероятно, это связано с наименьшим значением диаметра минимального сечения вследствие высокого значения диэлектрической проницаемости стеклотекстолита (4,6). Согласующее устройство из капрона, полиметилметакрилата и полилактида обеспечивает значение коэффициент стоячей волны по напряжению менее 2 в интервале частоты 8,8…9,5 ГГц Просьба ссылаться на эту статью следующим образом: Шостов А. К., Федотова К. В. Численное исследование коэффициента стоячей волны по напряжению волновода с согласующим устройством для экспериментальной установки по определению скорости горения энергетических конденсированных систем. Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2025, № 3 (120), с. 100–113.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ ЛИНИЙ НА ПОДВЕРЖЕННЫХ АБЕРРАЦИЯМ СНИМКАХ ПРИ КАЛИБРОВКЕ СПЕКТРОМЕТРОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПО ДЛИНАМ ВОЛН
В связи c расширением использования в ультразвуковой дефектоскопии тонких эффектов, связанных с дифракцией упругих волн на трещинах различной ориентации, отмечена актуальность детального изучения задач о рассеянии поверхностных волн при распространении вдоль трещин. Эти задачи также актуальны для изучения условий роста трещин. Рассмотрен вопрос о рассеянии упругих поверхностных волн при распространении вдоль семейства угловых полуплоскостей, соединенных цилиндрическим сектором. Проанализированы условия сшивки соответствующих решений в различных областях. Показано, что на таком ребре отражение рэлеевской волны не возникает, волна претерпевает только фазовый сдвиг. При этом на цилиндрическом секторе волна генерирует источники, которые излучают в объем. Рассмотрены краевые условия и дисперсионное соотношение для рэлеевских волн. Проанализирована возможность появления скачка производной на границе двух поверхностей с разной внешней кривизной. Рассмотрен общий вопрос о постановке краевых условий для плоских трещин. Установлено, что для отражения поверхностных волн на ребре трещины необходимо наличие внутренней кривизны ее поверхности или неоднородностей вблизи поверхности трещины Просьба ссылаться на эту статью следующим образом: Кириллов А. А., Могильнер Л. Ю., Савелова Е. П. О краевых условиях при рассеянии упругих волн на плоских трещинах. Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2025, №3 (120), с. 62–79.
Рассмотрена концепция привода на основе материала с термомеханическим эффектом памяти формы для раскрытия крупногабаритных космических конструкций. Подобные приводы являются перспективными для использования в крупногабаритных космических конструкциях. Однако характеристики работы этих приводов имеют достаточно сложный и нелинейный характер. Для материалов с эффектом памяти формы управляющее воздействие — изменение температуры. В связи с этим целью работы является создание математической модели, с использованием которой можно точно описать изменения тепловой энергии и длины активного элемента привода. Проведены серии экспериментов по определению деформационно-силовых и температурных характеристик проволочных активных элементов различных диаметров. Разработана математическая модель для расчета изменения температуры активного элемента при нагреве пропусканием через него постоянного тока и изменения длины в соответствии с динамикой нагрева. Предложенная модель основана на уравнении энергетического баланса, фазовые превращения учитываются с помощью параметра состояния. Полученные результаты расчетов по математической модели хорошо согласуются с экспериментальными данными. Разработанная математическая модель может стать основой для дальнейших исследований в этой области, а также быть использована для проектирования более совершенных крупногабаритных космических конструкций Просьба ссылаться на эту статью следующим образом: Зимин В. Н., Шахвердов А. О. Моделирование работы привода из материала с эффектом памяти формы для раскрытия крупногабаритных космических конструкций. Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2025, № 3 (120), с. 48–61.
В этой статье рассматриваются алгоритм оптимизации, основанный на гибридной обувной жабе monodontidae, алгоритм оптимизации, основанный на борьбе с террористами, основанный на головоломке, алгоритм оптимизации, основанный на Hierodula Patellifera, алгоритм оптимизации, основанный на изучении русского языка китайскими студентами, алгоритм оптимизации, основанный на Pulsatrix - Crocuta. Предложенные алгоритмы применяются для решения задачи снижения реальных потерь электроэнергии в системе электропередачи. При разработке гибридного алгоритма monodontidae из семейства shoebill monodontidae рассматриваются как поисковые агенты, и они могут перемещаться в зоне поиска, изменяя векторы их местоположения. Стратегия преследования с помощью алгоритма оптимизации Shoebill интегрирована в процедуру гибридных монодонтид shoebill для улучшения сегмента разведки. Ключевым понятием в схеме предлагаемой процедуры оптимизации головоломки является научное моделирование процесса решения головоломки посредством эволюционной оптимизации.
Для решения задачи очистки и дезинфекции воздуха и поверхностей помещений с использованием аэрозолей необходимо понимать закономерности их эволюции. Наиболее перспективны мелкодисперсные аэрозоли с большой удельной поверхностью частиц. Предложена математическая модель распространения аэрозоля с каплями размером до 100 мкм в воздухе помещений. При этом учтены процессы испарения, диффузии, коагуляции капель, осаждения под действием силы тяжести и на стенках. Получены аналитические выражения для оценки массы капель, их размеров и концентрации в воздухе и на поверхностях в зависимости от времени. Проведено параметрическое исследование модели для оценки степени влияния условий распыления и физико-химических свойств жидкости. Введено выражение для коэффициента скорости осаждения частиц, зависящего от их размера нелинейно, определен критический диаметр, при котором осаждение минимально, а частицы дольше остаются в воздухе. Исследовано испарение частиц и его зависимость от влажности. Разработаны аналитические выражения для изменения массы аэрозоля во времени для импульсных и непрерывных источников. Экспериментально определены свободные параметры модели. Результаты работы могут быть полезны для развития методов аэрозольной очистки и дезинфекции, оптимизации таких методов относительно размеров частиц в заданных условиях распыления Просьба ссылаться на эту статью следующим образом: Кудряшова О. Б., Шалунов А. В., Генне Д. В. и др. Математическая модель эволюции аэрозоля с учетом испарения и коагуляции капель. Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2025, № 3 (120), с. 4–25.
Издательство
- Издательство
- МГТУ им. Н.Э. Баумана
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 105005, г. Москва, вн. тер. г. муниципальный округ Басманный, ул. 2-я Бауманская, д. 5, с. 1
- Юр. адрес
- 105005, г. Москва, вн. тер. г. муниципальный округ Басманный, ул. 2-я Бауманская, д. 5, с. 1
- ФИО
- Гордин Михаил Валерьевич (Ректор)
- E-mail адрес
- bauman@bmstu.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 2636377
- Сайт
- https://bmstu.ru/