Электрохимическая активация железа как метод снижения уровня побочных продуктов дезинфекции в водоподготовке

Почему это важно

В российской практике водоподготовки и дезинфекции воды, особенно на объектах с высокой долей гуминовых веществ (ГВ) в исходном сырье, остро стоит проблема образования побочных продуктов дезинфекции (ППД). Традиционные методы коагуляции и фильтрации зачастую недостаточно эффективно удаляют растворенную органику, которая при последующем хлорировании или озонировании трансформируется в токсичные хлорорганические соединения. Поиск способов удаления предшественников ППД на этапе предочистки является критически важным для соблюдения нормативов СанПиН по качеству питьевой воды и безопасности технологических процессов в пищевой промышленности.

Что показало исследование

Исследовательская группа представила электрохимическую систему на основе электроактивированного железа (EAF), которая объединяет процессы окисления, флокуляции и соосаждения. Использование анода Ti/TiO2-Ta2O5-IrO2 и графитового катода при плотности тока 3 мА/см² позволило достичь удаления гуминовых кислот на уровне 92,62% ± 1,99%. Ключевым фактором успеха стала генерация гидроксильных радикалов (·OH), которые обеспечивают глубокое окислительное расщепление макромолекул гуминовых кислот.

Механизм процесса основан на непрерывном окислительно-восстановительном цикле ионов железа (Fe2+/Fe3+). Образующийся в ходе реакции Fe3+ выступает в роли эффективного флокулянта, связывающего как исходные гуминовые кислоты, так и продукты их деградации. Анализ методом трехмерной флуоресцентной спектроскопии (3D-EEM) и УФ-видимой спектроскопии подтвердил, что именно синергия радикального окисления и адсорбции на гидроксидах железа обеспечивает столь высокую степень очистки, недоступную для классических методов коагуляции.

Практическое значение

Для специалистов водоподготовки и технологов пищевых производств данная технология открывает перспективу перехода к более компактным и управляемым системам предочистки. В отличие от дозирования жидких коагулянтов, электрохимическая генерация Fe2+ позволяет точнее контролировать процесс в режиме реального времени, что снижает риск «передозировки» реагентов и образования вторичных загрязнений. Внедрение подобных систем может существенно снизить нагрузку на последующие ступени дезинфекции, позволяя сократить дозы хлорсодержащих агентов и, как следствие, снизить концентрацию тригалометанов в конечной продукции.

С точки зрения нормативного регулирования, использование электроактивированного железа может рассматриваться как эффективная альтернатива или дополнение к существующим методам осветления воды, что особенно актуально для предприятий, работающих на поверхностных источниках водоснабжения с высоким содержанием органических примесей.

На что обратить внимание

Несмотря на впечатляющие результаты, необходимо учитывать, что исследование проводилось в контролируемых лабораторных условиях. Вопрос долговечности электродов при работе с реальными, минерализованными водами, склонными к образованию накипи и пассивации поверхности, остается открытым. Также требуется дополнительная оценка энергозатрат на масштабирование системы для крупных промышленных объектов, чтобы сопоставить экономическую эффективность метода с традиционными реагентными схемами.

---

Источник: Jiang, Yao, Ran, Huang, Zhou et al.. Journal of environmental management (2026)

Дайджест подготовлен редакцией Дезинфицирующиесредства.рф на основе рецензируемого научного исследования. Материал носит информационный характер и не заменяет официальные инструкции производителей и нормативные документы.