Каталітичні H2O2-системи для бактеріального знезараження стічних вод: Від ультрафіолетової/видимої синергії до електро-/фото-фентонних шляхів

Abstract

Процеси окиснення з використанням пероксиду водню є ключовими для водоочистки наступного покоління, проте прогрес гальмується фрагментованістю даних, відсутністю уніфікованих метрик і труднощами масштабування. У цьому огляді узагальнено механізми та ефективність гомогенних і гетерогенних каталізаторів Фентона та фото-Фентона, включно з аналогами пруської блакиті, МОF-похідними матеріалами, шпінелями, пероксидазоподібними наноензимами, вуглецевими ко-каталізаторами, а також фотолізними системами UV/H₂O₂ і видимого чи сонячного світла. Для уніфікації результатів застосовано схему бенчмаркінгу, що включає ефективність використання окисника, фотон-нормовану кінетику, вибірковість мінералізації та довговічність каталізаторів. Кінетичний аналіз показує обмеження, пов’язані з активацією H₂O₂ і його самопоглинанням, редокс-циклуванням металів, масопереносом та впливом pH і компонентів матриці (бікарбонат, галогеніди, природна органіка). Розглянуто контроль побічних продуктів і безпеку через поетапне дозування H₂O₂, попередню обробку стоків і in situ генерацію пероксиду у системах електро-Фентона. Техніко-економічний та життєво-цикловий аналіз виявляє, коли UV/H₂O₂ є оптимальним, коли сонячний фото-Фентон зменшує енергетичні витрати, а фотоелектрохімічні архітектури підвищують стабільність. Сформульовано правила для проєктування матеріалів, реакторів та умов роботи й запропоновано стандарти звітності для забезпечення прозорих порівнянь і прискореного впровадження.