ОСОБЕННОСТИ ФОТОРАЗЛОЖЕНИЯ ДИАЗОКРАСИТЕЛЯ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ, СОДЕРЖАЩИХ СОЛИ ЦИНКА, АЛЮМИНИЯ И ЭРБИЯ

Евстропьев К.С., Масленников С.Ю., Дукельский К.В., Колобкова Е.В., Никоноров Н.В., Болтенков И.С., Евстропьев C.К. Особенности фоторазложения диазокрасителя в водных растворах, содержащих соли цинка, алюминия и эрбия // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 1. С. 67–73. doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-1-67-73

Предмет исследования. Исследованы водные растворы, содержащие органический диазокраситель Chicago Sky Blue 6B, нитраты цинка и алюминия и соли эрбия. Проанализировано влияние типа и концентрации солей этих металлов на спектральные свойства растворов и кинетические закономерности процессов разложения диазокрасителя под действием ультрафиолетового излучения ртутной лампы высокого давления ДРТ-240. Метод. Методика проведенных исследований состояла в последовательном измерении спектров поглощения растворов на спектрофотометре Perkin-Elmer Labda 650 в ультрафиолетовой и видимой части спектра после облучения ультрафиолетовым светом различной продолжительности и анализе наблюдаемых спектральных изменений. Основные результаты. Исследования показали, что в присутствии солей металлов в растворах спектр поглощения красителя изменяется, и на характерной широкой и интенсивной полосе поглощения красителя в видимой части спектра (λ=540–680 нм) появляется дополнительный максимум, что позволяет предположить протекание процессов структурирования молекул красителя. При введении в раствор солей металлов существенно изменяется и механизм его разложения под действием ультрафиолетового излучения. В присутствии солей металлов наряду с уменьшением интенсивности полосы поглощения красителя в видимой части спектра наблюдается ее существенный сдвиг в коротковолновую область. Исследования кинетики разложения красителя при ультрафиолетовом облучении показали, что в присутствии в растворах нитратов металлов резко увеличивается скорость фоторазложения красителя. Особенно сильное влияние на процессы фоторазложения красителя в водном растворе оказывает введение в раствор нитрата цинка. Практическая значимость. Полученные экспериментальные результаты могут быть использованы при разработке фотохимических процессов очистки воды от органических загрязнений.

1. Chatterjee D., Dasgupta S. Visible light induced photocatalytic degradation of organic pollutants // Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews. 2005. V. 6. N 2. P. 186–205. doi: 10.1016/j.jphotochemrev.2005.09.001
2. Warneck P., Wurzinger C. Product quantum yields for the 305-nm photodecomposition of nitrate in aqueous solution // Journal of Physical Chemistry. 1988. V. 92. N 22. P. 6278–6283. doi: 10.1021/j100333a022
3. Minero C., Chiron S., Falletti G., Maurino V., Pelizzetti E., Ajassa R., Carlotti M.E., Vione D. Photochemical processes involving nitrite in surface water samples // Aquatic Sciences. 2007. V. 69. N 1. P. 71–85. doi: 10.1007/s00027-007-0881-6
4. Киселев В.М., Евстропьев С.К., Стародубцев А.М. Фотокаталитичнеская деградация и сорбция метиленового синего на поверхности оксидов металлов в водном растворе красителя // Оптика и спектроскопия. 2017. Т. 123. № 5. С. 798–805. doi: 10.7868/S0030403417090173
5. Mohamed R.M., Mkhalid I.A., Al-Thabaiti S.A., Mokhtar Mohamed. Nano Cu metal doped on TiO2-SiO2 nanoparticle catalysts in photocatalytic degradation of direct blue dye // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2013. V. 13. N 7. P. 4975–4980. doi: 10.1166/jnn.2013.7602
6. Othman I., Tabet M., Farag A. Characterization and photocatalytic activity of sulphated V2O5-ZrO2 catalysts for the degradation of Direct Blue-1 dye // Journal of International Environmental Application and Science. 2012. V. 7. N 3. P. 661–672.
7. El-Bahy Z.M., Ismail A.A., Mohamed R.M. Enhancement of titania by doping rare earth for photodegradation of organic dye (Direct Blue) // Journal of Hazardous Materials. 2009. V. 166. N 1. P. 138–143. doi: 10.1016/j.jhazmat.2008.11.022
8. Zavastin D.E., Gherman S., Cretescu I. Removal of Direct Blue dye from aqueous solution using new polyurethane-cellulose acetate blend micro-filtration membrane // Revista de Chimie. 2012. V. 63. N 10. P. 1075–1078.
9. Evstropiev S.K., Karavaeva A.V., Dukelskii K.V., Kiselev V.M., Evstropyev K.S., Nikonorov N.V., Kolobkova E.V. Transparent bactericidal coatings based on zinc and cerium oxides // Ceramics International. 2017. V. 43. N 16. P. 14504–14510. doi: 10.1016/j.ceramint.2017.07.093
10. Zainal Z., Hui L.K., Hussein M.Z., Taufiq-Yap Y.H., Abdullah A.H., Ramli I. Removal of dyes using immobilized titanium dioxide illuminated by fluorescent lamp // Journal of Hazardous Materials. 2005. V. 125. N 1-3. P. 113–120. doi: 10.1016/j.jhazmat.2005.05.013
11. Evstropiev S.K., Karavaeva A.V., Dukelskii K.V., Evstropyev K.S., Nikonorov N.V., Kolobkova E.V. Transparent ZnO-Y2O3 coatings: bactericidal effect in the lighting and in the darkness // Ceramics International. 2018. V. 44. N 8. P. 9091–9096. doi: 10.1016/j.ceramint.2018.02.116
12. Rajendran S., Khan M.M., Gracia F., Qin J., Gupta V.K., Arumainathan S. Ce3+-ion induced visible-light photocatalytic degradation and electrochemical activity of ZnO/CeO2 nanocomposite // Scientific Reports. 2016. V. 6. N 1. doi: 10.1038/srep31641

13. Vuppala V., Motappa M.G., Venkata S.S., Sadashivaiah P.H. Photocatalytic degradation of methylene blue using a zinc oxide-cerium oxide catalyst // European Journal of Chemistry. 2012. V. 3. N 2. P. 191–195. doi: 10.5155/eurjchem.3.2.191-195.564
14. Shahmoradi B., Yavari S., Zandsalimi Y., Shivaraju H.P., Negahdari M., Maleki A., Mckay G., Pawar R.R., Lee S.-M. Optimization of solar degradation efficiency of bio-composting leachate using Nd:ZnO nanoparticles // Journal of Phochemistry and Photobiology. A: Chemistry. 2018. V. 356. P. 201–211. doi: 10.1016/j.jphotochem.2018.01.002
15. Волкова Н.А., Евстропьев С.К., Истомина О.В., Колобкова Е.В. Фотолиз диазокрасителя в водных растворах нитратов металлов // Оптика и спектроскопия. 2018. Т. 124. № 4. С. 472–476. doi: 10.21883/OS.2018.04.45746.266
16. Болтенков И.С., Колобкова Е.В., Евстропьев С.К., Дукельский К.В. Фотолиз диазокрасителя Chicago Sky Blue 6B в водных растворах, содержащих нитраты цинка и самария // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 7. С. 84–86. doi: 10.17586/1023-5086-2018-85-07-84-86
17. Пронин И.А., Донкова Б.В., Димитров Д.Ц., Аверин И.А, Пенчева Ж.А., Мошников В.А. Взаимосвязь фотокаталитических и фотолюминесцентных свойств оксида цинка, легированного медью и марганцем // Физика и техника полупроводников. 2014. Т. 48. № 7. С. 868–874.
18. Abbott L.C., Batchelor S.N., Oakes J., Lindsay Smith J.R., Moore J.N. Spectroscopic studies of the intermolecular interactions of a Bis-Azo Dye, Direct Blue 1, on Di and trimerization in aqueous solution and in cellulose // Journal of Physical Chemistry B. 2004. V. 108. N 36. P. 13786–13735. doi: 10.1021/jp0485542
19. Серова В.Н., Носкова Э.Н. Оптические характеристики и светостойкость полимерных упаковочных пленок и нанесенных на них красочных слоев // Вестник технологического университета. 2016. Т. 19. № 15. С. 61–63.
20. Теренин А.Н. Фотохимия красителей и родственных органических соединений. М.: Наука, 1947. 343 с.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License