Применение Фентон-подобных систем для детоксикации сточных вод
Просмотры: 22 / Загрузок PDF: 6
DOI:
https://doi.org/10.32523/3107-278X-2026-155-2-44-67Ключевые слова:
Фентон-подобные системы, процессы глубокого окисления, очистка сточных вод, гетерогенный катализ, органические загрязнители, синтетические красители, фармацевтические препаратыАннотация
Индустриализация привела к серьезным экологическим вызовам, прежде всего к загрязнению водных объектов стойкими органическими загрязнителями (СОЗ), такими как фармацевтические препараты, синтетические красители и токсичные органические соединения. Традиционные методы очистки, включая биологические процессы и коагуляцию, часто оказываются недостаточными для полной деградации этих химически стабильных веществ. В данном обзоре систематически рассматривается применение Фентон-подобных систем как перспективного процесса глубокого окисления (AOP) для детоксикации промышленных сточных вод. В частности, цель обзора заключается в сравнении эффективности деградации трёх приоритетных классов загрязнителей – токсичных органических соединений, синтетических красителей и фармацевтических остатков – и определении каталитических и эксплуатационных факторов, влияющих на работу процесса, а также оценке технико-экономических ограничений, связанных с промышленным масштабированием. Подробно описаны принципы работы и каталитические циклы с участием активных гидроксильных радикалов (•OH), при этом особое внимание уделяется переходу от классических гомогенных реакций к более универсальным гетерогенным системам. Современные достижения демонстрируют, что использование переходных металлов (Cu, Mn, Ni) и новых материалов, таких как металлоорганические каркасы (MOF) и биметаллические оксиды, позволяет этим процессам эффективно работать при pH, близком к нейтральному, преодолевая строгие ограничения по кислотности традиционной химии Фентона. Кроме того, показано, что интеграция физических стимулов, таких как ультрафиолетовое излучение (фото-Фентон), электричество (электро-Фентон) и ультразвук (соно-Фентон), значительно повышает генерацию радикалов и скорость минерализации сложных молекул. В обзоре приводится сравнительный анализ эффективности очистки, при которой степень удаления различных групп токсичных веществ часто превышает 95 %. Наконец, обсуждаются технические и экономические ограничения, включая шламообразование и энергоемкость, наряду с перспективами масштабирования этих технологий для устойчивого промышленного применения.
Скачивания
Библиографические ссылки
Alanis, C., Padilla-Rivera, A., Romero, R., Ramírez-Serrano, A., & Natividad, R. (2025). Life cycle assessment of a cu/fe-pillared clay catalyzed photo-Fenton process for paracetamol removal. Processes, 13(10), 3165. https://doi.org/10.3390/pr13103165
Andreeva, S. A. (2021). Improving the efficiency of technological processes of purification from organic components in highly concentrated wastewater. Bulletin of the Volga State University of Technology. Series: Materials. Structures. Technologies, 3(19), 77–88. https://doi.org/10.25686/2542-114X.2021.3.77
Aneggi, E., Hussain, S., Baratta, W., Zuccaccia, D., & Goi, D. (2024). Enhanced heterogeneous Fenton degradation of organic dyes by bimetallic zirconia-based catalysts. Molecules, 29(9), 2074. https://doi.org/10.3390/molecules29092074
Arefieva, O. D., Samus’, M. A., Pisartseva, A. I., Krasitskaya, S. G., Vasylieva, M. S., & Maslova, N. V. (2020). Photo-Fenton degradation of methyl orange using heterogeneous catalysts based on polyphenylferrosiloxane. Chemical Safety Science, 4(2), 117–130. https://doi.org/10.25514/CHS.2020.2.18008
Burkhardt-Holm, P. (2010). Endocrine disruptors and water quality: a state-of-the-art review. International Journal of Water Resources Development, 26(3), 477–493. https://doi.org/10.1080/07900627.2010.489298
Durai, N. J., Gopalakrishna, G. V. T., Padmanaban, V. C., & Selvaraju, N. (2020). Oxidative removal of stabilized landfill leachate by Fenton’s process: process modeling, optimization & analysis of degraded products. RSC Advances, 10, 3916-3925 https://doi.org/10.1039/C9RA09415F
Fleri, S. (2007). Micellar method for mud treatment in sewage disposal plant (Patent No. RU2303572C2). https://patents.google.com/patent/RU2303572C2/en
Hameed, Z. M., & Salman, R. H. (2024). Elimination of methyl orange dye with three dimensional electro-Fenton and sono-electro-Fenton systems utilizing copper foam and activated carbon. Ecological Engineering & Environmental Technology, 25(10), 44–59. https://doi.org/10.12912/27197050/191199
Höler, S., Degreif, D., Stix, F., Yang, S., Gao, S., Nagel, G., Moroni, A., Thiel, G., Bertl, A., & Rauh, O. (2023). Tailoring baker’s yeast Saccharomyces cerevisiae for functional testing of channelrhodopsin. PLOS ONE, 18(4), e0280711. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0280711
Hussain, S., Aneggi, E., & Goi, D. (2021). Catalytic activity of metals in heterogeneous Fenton-like oxidation of wastewater contaminants: a review. Environmental Chemistry Letters, 19(3), 2405–2424. https://doi.org/10.1007/s10311-021-01185-z
Ignatenko, A. V. (2022). Analysis of waste waters toxicity and detoxication during their biological treatment. Chemical Safety Science, 6(1), 21–46. https://doi.org/10.25514/CHS.2022.1.21002
Ismail, G. A., & Sakai, H. (2025). Radical and catalyst effect on Fenton-like textile dyes’ degradation process and techno-economical consideration. Textiles, 5(3), 37. https://doi.org/10.3390/textiles5030037
Kachalova, G. S. (2019). Coagulation and sorption treatment of wastewater. Water and Ecology, 2(78), 32–39. https://doi.org/10.23968/2305-3488.2019.24.2.32-39
Kanakaraju, D., Glass, B. D., & Goh, P. S. (2025). Advanced oxidation process-mediated removal of pharmaceuticals from water: a review of recent advances. Environmental Science and Pollution Research, 32(24), 14316–14350. https://doi.org/10.1007/s11356-025-36547-5
Kant, R. (2012). Textile dyeing industry an environmental hazard. Natural Science, 04(01), 22–26. https://doi.org/10.4236/ns.2012.41004
Kayani, K. F. (2025). Removal of pharmaceutical residues from aquatic systems using bimetallic metal–organic frameworks (BMOFs): a critical review. RSC Advances, 15(25), 20168–20182. https://doi.org/10.1039/D5RA03056K
Kyuregyan, G. P., Komarov, A. V., & Kyuregyan, O. D. (2022). Wastewater treatment methods. A review. Bulletin of the All-Russian Scientific Research Institute of Fats, 1-2, 70–72. https://doi.org/10.25812/VNIIG.2022.61.83.014
Liu, G., Huang, H., Xie, R., Feng, Q., Fang, R., Shu, Y., Zhan, Y., Ye, X., & Zhong, C. (2017). Enhanced degradation of gaseous benzene by a Fenton reaction. RSC Advances, 7(1), 71–76. https://doi.org/10.1039/C6RA26016K
Liu, Y., Chen, J., Duan, D., Zhang, Z., Liu, C., Cai, W., & Zhao, Z. (2024). Environmental impacts and biological technologies toward sustainable treatment of textile dyeing wastewater: a review. Sustainability, 16(24), Article 24. https://doi.org/10.3390/su162410867
Lykov, I. N., Kusacheva, S. A., Safronova, M. E., & Loginova, A. Yu. (2020). Environmental рollution by рharmaceuticals. Ecology and Industry of Russia, 24(8), 51–55. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2020-8-51-55
Meurs, E., Morshed, M. N., Kahoush, M., & Kadi, N. (2024). Study on Fenton-based discoloration of reactive-dyed waste cotton prior to textile recycling. Scientific Reports, 14(1), 24536. https://doi.org/10.1038/s41598-024-75450-w
Moorjani, B. T., & Gohil, K. (2021). A review of Fenton process for organic wastewater treatment. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), 08(09), 1720–1737.
Omarov, Kh. B., Absat, Z. B., Aldabergenova, S. K., & Kulumbetova, I. K. (2022). Thermodynamic analysis of Mn, As-containing systems based on e-ph diagrams and partial pressures. Vestnik KazUTB, 3(16), 24–29. https://doi.org/10.58805/kazutb.v.3.16-26
Ostaschenko, T. M., Komarovska-Porokhnyavets, O. Z., & Lubebets, V. I. (2023). Antimicrobial activity of a pharmaceutical composition depending on the manufacturing technology. Ukrainian Journal of Military Medicine, 4(3), 148–152. https://doi.org/10.46847/ujmm.2023.3(4)-148
Paiu, M., Favier, L., & Gavrilescu, M. (2025). Photocatalytic approaches to treating mixtures of emerging organic pollutants in aquatic environments. Environmental Engineering and Management Journal, 24(4), 745–791. https://doi.org/10.30638/eemj.2025.058
Papadopoulou, G., Evgenidou, E., & Lambropoulou, D. (2025). Homogeneous and heterogeneous photo-Fenton-based photocatalytic techniques for the degradation of nile blue dye. Applied Sciences, 15(14), 7917. https://doi.org/10.3390/app15147917
Parmar, A. (2015). Fenton process: a case study for treatment of industrial waste water. International Journal of Innovative Research and Scientific Studies, 1(2), 23–30.
Ramamurthy, K., Priya, P. S., Murugan, R., & Arockiaraj, J. (2024). Hues of risk: investigating genotoxicity and environmental impacts of azo textile dyes. Environmental Science and Pollution Research International, 31(23), 33190–33211. https://doi.org/10.1007/s11356-024-33444-1
Ribeiro, J. A. S., Alves, J. F., Salgado, B. C. B., Oliveira, A. C., Araújo, R. S., & Rodríguez-Castellón, E. (2024). Heterogeneous photo-Fenton degradation of azo dyes over a magnetite-based catalyst: kinetic and thermodynamic studies. Catalysts, 14(9), 591. https://doi.org/10.3390/catal14090591
Samal, K., Mahapatra, S., & Hibzur Ali, M. (2022). Pharmaceutical wastewater as emerging contaminants (EC): treatment technologies, impact on environment and human health. Energy Nexus, 6, 100076. https://doi.org/10.1016/j.nexus.2022.100076
Satyam, S., & Patra, S. (2025). The evolving landscape of advanced oxidation processes in wastewater treatment: challenges and recent innovations. Processes, 13(4), 987. https://doi.org/10.3390/pr13040987
Shokri, A., & Fard, M. S. (2022). A critical review in Fenton-like approach for the removal of pollutants in the aqueous environment. Environmental Challenges, 7, 100534. https://doi.org/10.1016/j.envc.2022.100534
Slama, H. B., Chenari Bouket, A., Pourhassan, Z., Alenezi, F. N., Silini, A., Cherif-Silini, H., Oszako, T., Luptakova, L., Golińska, P., & Belbahri, L. (2021). Diversity of synthetic dyes from textile industries, discharge impacts and treatment methods. Applied Sciences, 11(14), 6255. https://doi.org/10.3390/app11146255
Tarigan, A. Y., & Effendi, A. J. (2024). Kinetic study of paracetamol degradation with advanced oxidation process (AOP) combination of ozone, hydrogen peroxide and ultraviolet (O3/H2O2/UV). Jurnal Multidisiplin Madani, 4(4), 518–527. https://doi.org/10.55927/mudima.v4i4.8612
Tian, K., Pan, J., Liu, Y., Wang, P., Zhong, M., Dong, Y., & Wang, M. (2024). Fe-ZSM-5 zeolite catalyst for heterogeneous Fenton oxidation of 1,4-dioxane: effect of Si/Al ratios and contributions of reactive oxygen species. Environmental Science and Pollution Research International, 31(13), 19738–19752. https://doi.org/10.1007/s11356-024-32287-0
Titchou, F. E., Zazou, H., Afanga, H., El Gaayda, J., Akbour, R. A., & Hamdani, M. (2021). Removal of persistent organic pollutants (POPs) from water and wastewater by adsorption and electrocoagulation process. Groundwater for Sustainable Development, 13, 100575. https://doi.org/10.1016/j.gsd.2021.100575
Tiwari, B., Sellamuthu, B., Ouarda, Y., Drogui, P., Tyagi, R. D., & Buelna, G. (2017). Review on fate and mechanism of removal of pharmaceutical pollutants from wastewater using biological approach. Bioresource Technology, 224, 1–12. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.11.042
Tokumura, M., Wada, Y., Usami, Y., Yamaki, T., Mizukoshi, A., Noguchi, M., & Yanagisawa, Y. (2012). Method of removal of volatile organic compounds by using wet scrubber coupled with photo-Fenton reaction - preventing emission of by-products. Chemosphere, 89(10), 1238–1242. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2012.07.018
Trapido, M., Kulik, N., Goi, A., Veressinina, Y., & Munter, R. (2009). Fenton treatment efficacy for the purification of different kinds of wastewater. Water Science and Technology, 60(7), 1795–1801. https://doi.org/10.2166/wst.2009.585
Trench, A. B., Oturan, N., Demir, A., Moura, J. P. C., Trellu, C., Santos, M. C., & Oturan, M. A. (2025). Degradation of methylparaben by anodic oxidation, electro-Fenton, and photoelectro-Fenton using carbon felt-BDD cell. Separation and Purification Technology, 371, 133335. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2025.133335
Vasilieva, I. A., Gustyleva, L. K., Samchenko, N. A., Ukolov, A. I., & Savelieva, E. I. (2019). Wastewater treatment by oxidative destruction of organic compounds using fenton’s reagent. Chemical Safety Science, 3(2), 183–193. https://doi.org/10.25514/CHS.2019.2.16014
Waleng, N. J., & Nomngongo, P. N. (2022). Occurrence of pharmaceuticals in the environmental waters: African and Asian perspectives. Environmental Chemistry and Ecotoxicology, 4, 50–66. https://doi.org/10.1016/j.enceco.2021.11.002
Wilkinson, J. L., Boxall, A. B. A., Kolpin, D. W., Leung, K. M. Y., Lai, R. W. S., Galbán-Malagón, C., Adell, A. D., Mondon, J., Metian, M., Marchant, R. A., Bouzas-Monroy, A., Cuni-Sanchez, A., Coors, A., Carriquiriborde, P., Rojo, M., Gordon, C., Cara, M., Moermond, M., Luarte, T., Petrosyan, V., Perikhanyan, Y., Mahon, C. S., McGurk, C. J., Hofmann, T., Kormoker, T., Iniguez, V., Guzman-Otazo, J., Tavares, J. L., Gildasio De Figueiredo, F., Razzolini, M. T. P., Dougnon, V., Gbaguidi, G., Traoré, O., Blais, J. M., Kimpe, L. E., Wong, M., Wong, D., Ntchantcho, R., Pizarro, J., Ying, G.-G., Chen, C.-E., Páez, M., Martínez-Lara, J., Otamonga, J.-P., Poté, J., Ifo, S. A., Wilson, P., Echeverría-Sáenz, S., Udikovic-Kolic, N., Milakovic, M., Fatta-Kassinos, D., Ioannou-Ttofa, L., Belušová, V., Vymazal, J., Cárdenas-Bustamante, M., Kassa, B. A., Garric, J., Chaumot, A., Gibba, P., Kunchulia, I., Seidensticker, S., Lyberatos, G., Halldórsson, H. P., Melling, M., Shashidhar, T., Lamba, M., Nastiti, A., Supriatin, A., Pourang, N., Abedini, A., Abdullah, O., Gharbia, S. S., Pilla, F., Chefetz, B., Topaz, T., Yao, K. M., Aubakirova, B., Beisenova, R., Olaka, L., Mulu, J. K., Chatanga, P., Ntuli, V., Blama, N. T., Sherif, S., Aris, A. Z., Looi, L. J., Niang, M., Traore, S. T., Oldenkamp, R., Ogunbanwo, O., Ashfaq, M., Iqbal, M., Abdeen, Z., O'Dea, A., Morales-Saldaña, J. M., Custodio, M., De La Cruz, H., Navarrete, I., Carvalho, F., Gogra, A. B., Koroma, B. M., Cerkvenik-Flajs, V., Gombač, M., Thwala, M., Choi, K., Kang, H., Ladu, J. L. C., Rico, A., Amerasinghe, P., Sobek, A., Horlitz, G., Zenker, A. K., King, A. C., Jiang, J.-J., Kariuki, R., Tumbo, M., Tezel, U., Onay, T. T., Lejju, J. B., Vystavna, Y., Vergeles, Y., Heinzen, H., Pérez-Parada, A., Sims, D. B., Figy, M., Good, D., & Teta, C. (2022). Pharmaceutical pollution of the world's rivers. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 119(8), e2113947119. https://doi.org/10.1073/pnas.2113947119
Wołowicz, A., & Munir, H. M. S. (2025). Emerging organic micropollutants as serious environmental problem: A comprehensive review. Science of The Total Environment, 958, 177948. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.177948
Zhao, L., Murrieta, M. F., Padilla, J. A., Lanzalaco, S., Cabot, P. L., & Sirés, I. (2024). Bimetallic FeCu-MOF derivatives as heterogeneous catalysts with enhanced stability for electro-Fenton degradation of lisinopril. Science of The Total Environment, 953, 176110. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.176110
Zhuo, Y., Meng, H., Zhang, Y., Chen, Y., & Cui, J. (2025). Peroxymonosulfate activation by fe/c composites for paracetamol degradation: performance evaluation and mechanism insight. Catalysts, 15(3), 217. https://doi.org/10.3390/catal15030217
Zong, Z., Huang, Y., Kwan, J., & Hankins, N. P. (2025). Standardized benchmarking of advanced oxidation processes for tetracycline degradation with life cycle assessment and economic evaluation. Chemical Engineering Journal, 525, 170664. https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.170664
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2026 Д. Женисова, Г. Алламбергенова, Е. Байкенов, Р. Сафаров (Автор)
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
