Фенол З 6 О 6 ВІН
Історично склалося так, що технологія майже всіх хімічних виробництв розроблялася без урахування її впливу на навколишнє середовище. Дійсно, технологія целюлози і нафти почала створюватися в той час, коли незначні масштаби виробництва не викликали великого забруднення навколишнього середовища. Природно, ці питання не привертали до себе уваги.
Поступово хімічні виробництва розширювалися, збільшувалася і кількість відходів. Стали розроблятися і впроваджуватися технології очищення, і завдяки прийнятим заходам величина забруднення, що припадають на тонну продукції, що випускається, зменшується. Але з розвитком хімічної промисловості абсолютна їх кількість зростає. З'являються і нові хімічні сполуки, які не розкладаються і не знезаражуються в природних умовах, а їх вплив на живі організми може бути катастрофічним.
Загальна кількість речовин-забруднювачів, що утворюються в хімічних галузях промисловості, велика. Так, найважливішими забруднювачами повітряного басейну є окис вуглецю, сірчистий газ, оксиди азоту, пил, сажа, канцерогенні речовини, фтор, аерозолі металів. Забруднювачі водного басейну - різні солі, луги і кислоти, кадмій, ртуть, миш'як, нафта і продукти її переробки, ціаніди і феноли.
Феноли є одним з найбільш поширених забруднень, що надходять у поверхневі води зі стоками підприємств. Скидання фенольних вод у водойми і водотоки різко погіршує їх загальний санітарний стан, роблячи вплив на живі організми не тільки своєю токсичністю, але і значною зміною режиму біогенних елементів і розчинених газів (кисню, вуглекислого газу).
Процес самоочищення водоймищ від фенолу протікає відносно повільно і його сліди можуть нестися перебігом річки на великі відстані, тому до скидання фенолсодержащіе стоки піддають достатньої очищенню.
Фенольним з'єднанням називається речовина, що має в своїй молекулі ароматичне (бензольне) ядро, що містить одну, дві або більше гідроксильних груп. Найпростішим представником фенольних сполук є сам фенол:
Фенол
Залежно від числа ОН-груп розрізняють одноатомні феноли (наприклад, вищенаведені фенол і крезоли) і багатоатомні. Серед багатоатомних фенолів найбільш поширені двоатомні. Двоатомних фенолів (доіксібензолов) існує три сполуки:
Пирокатехин Резорцин Гідрохінон
Як видно з наведених прикладів, фенолами властива структурна ізомерія (ізомерія положення гідроксигрупи).
Число відомих фенольних сполук дуже велике. До теперішнього часу їх відомо кілька тисяч, причому з кожним роком їх кількість зростає. Фенольні сполуки прийнято ділити на дві групи:
- Летючі з парою феноли (фенол, крезоли, ксиленоли, гваякол, тимол);
- Нелеткі феноли (резорцин, пірокатехін, гідрохінон, пирогаллол та інші багатоатомні феноли).
Летючі більш токсичні і володіють сильним запахом.
Зазвичай феноли в природних умовах утворюються в процесах метаболізму водних організмів, при біохімічному розпад і трансформації органічних речовин, що протікають як у водній товщі, так і в донних відкладах. Фенольні сполуки живих рослинних тканин можна вважати потенційно токсичними речовинами, здатними пригнічувати ріст патогенних грибів або зменшувати швидкість розмноження вірусів.
Феноли є слабкими кислотами (рК а самого фенолу 9,98). Висока реакційна здатність фенолів в реакціях окислення для технічних потреб при використанні фенольних сполук в якості інгібіторів процесів автоокисления масел і жирів і має велике значення в біосинтезі природних фенольних сполук. Найбільш важливою властивістю фенолів з точки зору виділення та ідентифікації є здатність до утворення солей з металами.
За невеликими винятками, усі фенольні сполуки тверді, а їх колір змінюється від світло-жовтого до червоного, коричневого або пурпурного.
Феноли є одним з найбільш поширених забруднень, що надходять у поверхневі води зі стоками підприємств нафтопереробної, сланцепереробний, лісохімічної, коксохімічної, анилинокрасочной промисловості, в результаті лісосплаву, а також зі стоками гідролізної промисловості (переробка нехарчового рослинної сировини целюлозно-паперової і частково текстильної промисловості).
У стічних водах промислових підприємств вміст фенолів може перевершувати 5-10 г / л при досить різноманітних поєднаннях, при тому що гранично допустима концентрація фенолів у питній воді і воді рибогосподарських водойм становить 1 мкг / л.
Особливо великі концентрації фенолу в стоках коксохімічне заводів - до 20 г / л, а сучасний коксохімічний завод скидає на добу у водойми до 4-10 т фенолу.
Перевищення природного фону по фенолу може служити вказівкою на забруднення водоймищ. У забруднених фенолами природних водах зміст їх може досягати десятків і навіть сотень мікрограмів в 1 літрі.
Вода водойми набуває забарвлення, специфічний запах карболки, покривається флуоресціює плівкою, що заважає природному перебігу біологічних процесів у водоймі.
При концентраціях 75 мг / л фенол гальмує процес біологічний очищення у водоймі, при концентрації 0,01-0,1 мг / л у м'ясі риб з'являється неприємний присмак; неприємний смак і запах води зникають тільки при розведенні фенолу до концентрації 0,11 мг / л.
У поверхневих водах феноли можуть перебувати в розчиненому стані у вигляді фенолятов, фенолят-іонів і вільних фенолів.
Феноли у водах можуть вступати в реакції конденсації і полімеризації, утворюючи складні гумусоподобние і інші досить стійкі з'єднання. В умовах природних водоймищ процеси адсорбції фенолів донними відкладеннями і суспензіями грають незначну роль.
Скидання фенольних вод у водойми і водотоки різко погіршує їх загальний санітарний стан, роблячи вплив на живі організми не тільки своєю токсичністю, але і значною зміною режиму біогенних елементів і розчинених газів (кисню, вуглекислого газу).
В результаті хлорування води, що містить феноли, утворюються стійкі з'єднання хлорфенолів, найменші сліди яких (0,1 мкг / дм 3) надають воді характерний присмак і запах.
У токсикологічному та органолептичними щодо феноли нерівноцінні. Летючі з парою феноли більш токсичні і мають більш інтенсивним запахом при хлоруванні. Найбільш різкі запахи дають простий фенол і крезоли.
Фенол і фенольні сполуки широко використовуються на різних виробництвах. Якщо на підприємстві працювати з чистими сполуками фенолу у великих кількостях і поза спеціально призначених для цього приміщеннях, то, відповідно до Держстандарту, вони можуть викликати алергію, астму, екзему. Виявляється ж захворювання не відразу, а через тижні і місяці щоденного контакту з чистими сполуками в непристосованих умовах.
Присутність фенолів в атмосферному повітрі, за дослідженнями фахівців, веде, крім того, до захворювань системи кровообігу.
Дуже токсичним є нітрофенольние з'єднання - нітроцен (продукт кам'яновугільних фенолів), динітрофенол та ін
Ці з'єднання використовують як інсектициди, фунгіциди та гербіциди. Впливаючи на окислювальні процеси в тканинах, вони викликають дисоціацію окисної форсорізаціі, що, у свою чергу, посилює процеси клітинного окислювання, збільшує потребу тканин у кисні і порушує теплопродукцию і терморегуляцію.
У водоймах PRIVATEПДК для фенолу встановлена 0,001 мг / л. Так, вміст фенолів у воді на мілководних ділянках Каспійського моря - одного з найбільш забруднених фенолом водойми - досягало 8 мкг / л. Середній вміст фенолів у воді Північного Каспію досягає 6 мкг / л, а характерне для вод цього району середнє значення становить 3 мкг / л.
Згідно з даними фахівців, середня концентрація фенолів у воді Північного Каспію збільшилася за останній час до 6 ГДК (0.006 мг / л). Середнє значення вмісту фенолів, відзначене в період з 1995 по 2000 р.р., змінювався від 3.0 мкг / л до 9.0 мкг / л. Максимальні концентрації 30.0 мкг / л були відзначені в морській частині гирла річки Урал і в Уральській бороздине.
У січні 2001 гора через сильне забруднення Амура фенольними органічними сполуками в Єврейській автономній області був вперше заборонений зимовий лов делікатесної риби - тихоокеанської міноги, яка раніше поставлялася на внутрішній ринок і експортувалася до Японії. Заборона довелося накласти після того, як з'ясувалося, що вся спіймана з-під льоду за допомогою спеціальних пасток риба видавала характерний різкий аптечний запах. Мінога придбала його за час тисячокілометрового подорожі з Тихого океану на середній Амур, де проходить її нерест. Медики категорично заборонили вживати міногу в їжу, оскільки фенольні сполуки не виводяться з організму людини.
Феноли хімічно нестійкі, і піддаються у водному середовищі активному розпаду. Процес самоочищення води від фенолів протікає по шляху біохімічного окислення під впливом ферментів, що виробляються мікроорганізмами.
Прості феноли піддаються переважно біохімічному окислюванню. При концентрації більше 1 мг / л руйнування фенолів протікає досить швидко, спад фенолів становить 50-75% за три доби, при концентрації кілька десятків мікрограмів в 1 літрі цей процес сповільнюється, і збиток за той же час складає 10-15%.
Швидше за всіх руйнується власне фенол, повільніше крезоли, ще повільніше ксиленоли. Багатоатомні феноли руйнуються в основному шляхом хімічного окислення.
Наявність нафтового забруднення уповільнює розпад фенолів, так як біодеградація нафтових вуглеводнів утворює власні феноли, збільшуючи загальну картину забруднень.
Концентрація фенолів у поверхневих водах схильна до сезонних змін. У літній період вміст фенолів падає (з ростом температури збільшується швидкість розпаду).
Процес самоочищення водоймищ від фенолу протікає відносно повільно і його сліди можуть нестися перебігом річки на великі відстані, тому до скидання фенолсодержащіе стоки піддають достатньої очищенню.
Для позбавлення від фенольних сполук у стічних водах можливе застосування модифікації методу Клібанова із застосуванням пероксидази і тальку. Пероксидаза деградує фенольні з'єднання до поліфенолів, нерозчинних у воді. При модифікації цього методу, а саме при додаванні в реакційну суміш тальку, відбувається абсорбція нерозчинних продуктів реакції на тальк і випадання з розчину в осад. Завдяки цьому способу можливе повне видалення фенолу з розчину, а також видалення продуктів реакції. Спочатку для видалення фенольних сполук використовувався полівінілпіроллідін. У зв'язку з відносною дешевизною надалі застосовувався тальк.
На коксохімічних заводах ж фенолсодержащіе стоки води утворюються з вологи шихти і конденсату пари, витраченого на уловлювання хімічних речовин. Волога, що міститься в шихті, і пірогенетичний волога, що утворюється в процесі коксування, виходять із камери разом з коксівним газом. При охолодженні газу водяні пари і феноли конденсуються.
Близько двох третин фенольних вод на коксохімічних заводах утворюється за рахунок вологи, внесеної шихтою в камери коксових печей. Для того щоб скоротити кількість цих вод, проводять сушку вугілля. Так, зниження вологості шихти до 6 відсотків, дозволяє зменшити кількість фенольних вод в Росії на 4 млн. кубометрів на рік.
Список літератури
1) Загальна екологія: Учеб. / Под ред. А. С. Степановских. - М.: ЮНИТИ, 2000. 510с.
2) Орлов Д.С. Екологія та охорона біосфери при хімічному забрудненні: Учеб. посібник / Орлов д.с, Садовникова Л.К., Лозановская І.М. - М.: Вища школа, 2002. - 334с.
Історично склалося так, що технологія майже всіх хімічних виробництв розроблялася без урахування її впливу на навколишнє середовище. Дійсно, технологія целюлози і нафти почала створюватися в той час, коли незначні масштаби виробництва не викликали великого забруднення навколишнього середовища. Природно, ці питання не привертали до себе уваги.
Поступово хімічні виробництва розширювалися, збільшувалася і кількість відходів. Стали розроблятися і впроваджуватися технології очищення, і завдяки прийнятим заходам величина забруднення, що припадають на тонну продукції, що випускається, зменшується. Але з розвитком хімічної промисловості абсолютна їх кількість зростає. З'являються і нові хімічні сполуки, які не розкладаються і не знезаражуються в природних умовах, а їх вплив на живі організми може бути катастрофічним.
Загальна кількість речовин-забруднювачів, що утворюються в хімічних галузях промисловості, велика. Так, найважливішими забруднювачами повітряного басейну є окис вуглецю, сірчистий газ, оксиди азоту, пил, сажа, канцерогенні речовини, фтор, аерозолі металів. Забруднювачі водного басейну - різні солі, луги і кислоти, кадмій, ртуть, миш'як, нафта і продукти її переробки, ціаніди і феноли.
Феноли є одним з найбільш поширених забруднень, що надходять у поверхневі води зі стоками підприємств. Скидання фенольних вод у водойми і водотоки різко погіршує їх загальний санітарний стан, роблячи вплив на живі організми не тільки своєю токсичністю, але і значною зміною режиму біогенних елементів і розчинених газів (кисню, вуглекислого газу).
Процес самоочищення водоймищ від фенолу протікає відносно повільно і його сліди можуть нестися перебігом річки на великі відстані, тому до скидання фенолсодержащіе стоки піддають достатньої очищенню.
Фенольним з'єднанням називається речовина, що має в своїй молекулі ароматичне (бензольне) ядро, що містить одну, дві або більше гідроксильних груп. Найпростішим представником фенольних сполук є сам фенол:
Фенол
Залежно від числа ОН-груп розрізняють одноатомні феноли (наприклад, вищенаведені фенол і крезоли) і багатоатомні. Серед багатоатомних фенолів найбільш поширені двоатомні. Двоатомних фенолів (доіксібензолов) існує три сполуки:
Пирокатехин Резорцин Гідрохінон
Як видно з наведених прикладів, фенолами властива структурна ізомерія (ізомерія положення гідроксигрупи).
Число відомих фенольних сполук дуже велике. До теперішнього часу їх відомо кілька тисяч, причому з кожним роком їх кількість зростає. Фенольні сполуки прийнято ділити на дві групи:
- Летючі з парою феноли (фенол, крезоли, ксиленоли, гваякол, тимол);
- Нелеткі феноли (резорцин, пірокатехін, гідрохінон, пирогаллол та інші багатоатомні феноли).
Летючі більш токсичні і володіють сильним запахом.
Зазвичай феноли в природних умовах утворюються в процесах метаболізму водних організмів, при біохімічному розпад і трансформації органічних речовин, що протікають як у водній товщі, так і в донних відкладах. Фенольні сполуки живих рослинних тканин можна вважати потенційно токсичними речовинами, здатними пригнічувати ріст патогенних грибів або зменшувати швидкість розмноження вірусів.
Феноли є слабкими кислотами (рК а самого фенолу 9,98). Висока реакційна здатність фенолів в реакціях окислення для технічних потреб при використанні фенольних сполук в якості інгібіторів процесів автоокисления масел і жирів і має велике значення в біосинтезі природних фенольних сполук. Найбільш важливою властивістю фенолів з точки зору виділення та ідентифікації є здатність до утворення солей з металами.
За невеликими винятками, усі фенольні сполуки тверді, а їх колір змінюється від світло-жовтого до червоного, коричневого або пурпурного.
Феноли є одним з найбільш поширених забруднень, що надходять у поверхневі води зі стоками підприємств нафтопереробної, сланцепереробний, лісохімічної, коксохімічної, анилинокрасочной промисловості, в результаті лісосплаву, а також зі стоками гідролізної промисловості (переробка нехарчового рослинної сировини целюлозно-паперової і частково текстильної промисловості).
У стічних водах промислових підприємств вміст фенолів може перевершувати 5-10 г / л при досить різноманітних поєднаннях, при тому що гранично допустима концентрація фенолів у питній воді і воді рибогосподарських водойм становить 1 мкг / л.
Особливо великі концентрації фенолу в стоках коксохімічне заводів - до 20 г / л, а сучасний коксохімічний завод скидає на добу у водойми до 4-10 т фенолу.
Перевищення природного фону по фенолу може служити вказівкою на забруднення водоймищ. У забруднених фенолами природних водах зміст їх може досягати десятків і навіть сотень мікрограмів в 1 літрі.
Вода водойми набуває забарвлення, специфічний запах карболки, покривається флуоресціює плівкою, що заважає природному перебігу біологічних процесів у водоймі.
При концентраціях 75 мг / л фенол гальмує процес біологічний очищення у водоймі, при концентрації 0,01-0,1 мг / л у м'ясі риб з'являється неприємний присмак; неприємний смак і запах води зникають тільки при розведенні фенолу до концентрації 0,11 мг / л.
У поверхневих водах феноли можуть перебувати в розчиненому стані у вигляді фенолятов, фенолят-іонів і вільних фенолів.
Феноли у водах можуть вступати в реакції конденсації і полімеризації, утворюючи складні гумусоподобние і інші досить стійкі з'єднання. В умовах природних водоймищ процеси адсорбції фенолів донними відкладеннями і суспензіями грають незначну роль.
Скидання фенольних вод у водойми і водотоки різко погіршує їх загальний санітарний стан, роблячи вплив на живі організми не тільки своєю токсичністю, але і значною зміною режиму біогенних елементів і розчинених газів (кисню, вуглекислого газу).
В результаті хлорування води, що містить феноли, утворюються стійкі з'єднання хлорфенолів, найменші сліди яких (0,1 мкг / дм 3) надають воді характерний присмак і запах.
У токсикологічному та органолептичними щодо феноли нерівноцінні. Летючі з парою феноли більш токсичні і мають більш інтенсивним запахом при хлоруванні. Найбільш різкі запахи дають простий фенол і крезоли.
Фенол і фенольні сполуки широко використовуються на різних виробництвах. Якщо на підприємстві працювати з чистими сполуками фенолу у великих кількостях і поза спеціально призначених для цього приміщеннях, то, відповідно до Держстандарту, вони можуть викликати алергію, астму, екзему. Виявляється ж захворювання не відразу, а через тижні і місяці щоденного контакту з чистими сполуками в непристосованих умовах.
Присутність фенолів в атмосферному повітрі, за дослідженнями фахівців, веде, крім того, до захворювань системи кровообігу.
Дуже токсичним є нітрофенольние з'єднання - нітроцен (продукт кам'яновугільних фенолів), динітрофенол та ін
Ці з'єднання використовують як інсектициди, фунгіциди та гербіциди. Впливаючи на окислювальні процеси в тканинах, вони викликають дисоціацію окисної форсорізаціі, що, у свою чергу, посилює процеси клітинного окислювання, збільшує потребу тканин у кисні і порушує теплопродукцию і терморегуляцію.
У водоймах PRIVATEПДК для фенолу встановлена 0,001 мг / л. Так, вміст фенолів у воді на мілководних ділянках Каспійського моря - одного з найбільш забруднених фенолом водойми - досягало 8 мкг / л. Середній вміст фенолів у воді Північного Каспію досягає 6 мкг / л, а характерне для вод цього району середнє значення становить 3 мкг / л.
Згідно з даними фахівців, середня концентрація фенолів у воді Північного Каспію збільшилася за останній час до 6 ГДК (0.006 мг / л). Середнє значення вмісту фенолів, відзначене в період з 1995 по 2000 р.р., змінювався від 3.0 мкг / л до 9.0 мкг / л. Максимальні концентрації 30.0 мкг / л були відзначені в морській частині гирла річки Урал і в Уральській бороздине.
У січні 2001 гора через сильне забруднення Амура фенольними органічними сполуками в Єврейській автономній області був вперше заборонений зимовий лов делікатесної риби - тихоокеанської міноги, яка раніше поставлялася на внутрішній ринок і експортувалася до Японії. Заборона довелося накласти після того, як з'ясувалося, що вся спіймана з-під льоду за допомогою спеціальних пасток риба видавала характерний різкий аптечний запах. Мінога придбала його за час тисячокілометрового подорожі з Тихого океану на середній Амур, де проходить її нерест. Медики категорично заборонили вживати міногу в їжу, оскільки фенольні сполуки не виводяться з організму людини.
Феноли хімічно нестійкі, і піддаються у водному середовищі активному розпаду. Процес самоочищення води від фенолів протікає по шляху біохімічного окислення під впливом ферментів, що виробляються мікроорганізмами.
Прості феноли піддаються переважно біохімічному окислюванню. При концентрації більше 1 мг / л руйнування фенолів протікає досить швидко, спад фенолів становить 50-75% за три доби, при концентрації кілька десятків мікрограмів в 1 літрі цей процес сповільнюється, і збиток за той же час складає 10-15%.
Швидше за всіх руйнується власне фенол, повільніше крезоли, ще повільніше ксиленоли. Багатоатомні феноли руйнуються в основному шляхом хімічного окислення.
Наявність нафтового забруднення уповільнює розпад фенолів, так як біодеградація нафтових вуглеводнів утворює власні феноли, збільшуючи загальну картину забруднень.
Концентрація фенолів у поверхневих водах схильна до сезонних змін. У літній період вміст фенолів падає (з ростом температури збільшується швидкість розпаду).
Процес самоочищення водоймищ від фенолу протікає відносно повільно і його сліди можуть нестися перебігом річки на великі відстані, тому до скидання фенолсодержащіе стоки піддають достатньої очищенню.
Для позбавлення від фенольних сполук у стічних водах можливе застосування модифікації методу Клібанова із застосуванням пероксидази і тальку. Пероксидаза деградує фенольні з'єднання до поліфенолів, нерозчинних у воді. При модифікації цього методу, а саме при додаванні в реакційну суміш тальку, відбувається абсорбція нерозчинних продуктів реакції на тальк і випадання з розчину в осад. Завдяки цьому способу можливе повне видалення фенолу з розчину, а також видалення продуктів реакції. Спочатку для видалення фенольних сполук використовувався полівінілпіроллідін. У зв'язку з відносною дешевизною надалі застосовувався тальк.
На коксохімічних заводах ж фенолсодержащіе стоки води утворюються з вологи шихти і конденсату пари, витраченого на уловлювання хімічних речовин. Волога, що міститься в шихті, і пірогенетичний волога, що утворюється в процесі коксування, виходять із камери разом з коксівним газом. При охолодженні газу водяні пари і феноли конденсуються.
Близько двох третин фенольних вод на коксохімічних заводах утворюється за рахунок вологи, внесеної шихтою в камери коксових печей. Для того щоб скоротити кількість цих вод, проводять сушку вугілля. Так, зниження вологості шихти до 6 відсотків, дозволяє зменшити кількість фенольних вод в Росії на 4 млн. кубометрів на рік.
Список літератури
1) Загальна екологія: Учеб. / Под ред. А. С. Степановских. - М.: ЮНИТИ, 2000. 510с.
2) Орлов Д.С. Екологія та охорона біосфери при хімічному забрудненні: Учеб. посібник / Орлов д.с, Садовникова Л.К., Лозановская І.М. - М.: Вища школа, 2002. - 334с.