Herald of Technological University Herald of Technological University ВЕСТНИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 3034-4689 98654 10.55421/3034-4689_2025_28_3_12 1. Химия 1. Chemistry 1. Химия PHOTOCATALYTIC OXIDATION OF FOOD DYES IN THE PRESENCE OF TITANIUM DIOXIDE ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ ПИЩЕВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ В ПРИСУТСТВИИ ДИОКСИДА ТИТАНА Дидик М В Дидик М В chemscience@yandex.ru Деветиарова Р. М. Devetiarova R. M. Удмуртский госуд. университет ru Удмуртский госуд. университет ru Удмуртский государственный университет Udmurt State University 01 08 2025 01 08 2025 28 3 12 17 https://elibrary.ru/item.asp?id=80528720

В работе представлены результаты исследования процесса фотоокисления пищевых красителей в присутствии диоксида титана в водных растворах с использованием фотоминерализатора МУФ-3. Все использованные для эксперимента пищевые красители, являющиеся пищевыми добавками Е102, Е110, Е122, Е124, Е129, Е151, относятся к азокрасителям, т.е. содержат в своем составе азогруппу, связанную с ароматическими кольцами. В качестве фотокатализатора был выбран диоксид титана в фазе анатаза, полученный щелочным гидролизом тетрахлорида титана с последующей сушкой и обжигом образца при 600oC . Установлено, что в отсутствии катализатора собственная светостойкость красителей неодинакова - наиболее устойчив к УФ-воздействию тартразин, наименее - кармуазин - в течение получаса он разрушается более, чем на 40%. Добавление TiO2 к растворам красителей приводит к деструкции органических молекул, о чем свидетельствует отсутствие оптической активности растворов после 30 мин контакта с катализатором. В нейтральных средах удается достичь наибольшего разложения кармуазина, желтого «солнечного заката» и бриллиантового черного - на 90-95%. Считая, что реакция каталитического окисления красителей описывается уравнением первого порядка, определены константы скорости реакции. По скорости фотодеструкции под действием УФ-облучения красители можно расположить в ряд Е102 < Е124 < Е129 < Е110 < Е151 < Е122. Показано, что в течение 10-15 мин практически все изученные красители в большей степени и быстрее минерализуются в кислой среде, однако увеличение длительности фотоокисления до получаса нивелирует эти отличия - влияние рН среды становится не таким заметным и достигаются высокие значения степени разложения. ИК-спектроскопия исходных образцов красителей и образцов, подвергнутых фотодеструкции, свидетельствует о том, что в первые 15 минут происходит разрушение связей -N-C- в молекулах изученных азокрасителей, и далее образующиеся фрагменты окисляются с образованием оксопродуктов фотодеструкции. Каталитическое окисление органических веществ из водных сред может служить альтернативой сорбционным технологиям очистки стоков.

The paper presents the results of a study of the photooxidation process of food dyes in the presence of titanium dioxide in aqueous solutions using the MUF-3 photomineralizer. All food dyes used for the experiment, which are food additives E102, E110, E122, E124, E129, E151, are azo dyes, i.e. they contain an azo group associated with aromatic rings. Titanium dioxide in the anatase phase, obtained by alkaline hydrolysis of titanium tetrachloride with subsequent drying and calcination of the sample at 600oC, was chosen as a photocatalyst. It has been established that in the absence of a catalyst, the intrinsic lightfastness of the dyes is not the same - tartrazine is the most resistant to UV exposure, while carmoisine is the least resistant - it is destroyed by more than 40% within half an hour. Adding TiO2 to dye solutions leads to the destruction of organic molecules, as evidenced by the absence of optical activity of the solutions after 30 minutes of contact with the catalyst. In neutral environments, it is possible to achieve the greatest decomposition of carmoisine, sunset yellow and brilliant black - by 90-95%. Considering that the reaction of catalytic oxidation of dyes is described by a first-order equation, the reaction rate constants are determined. According to the rate of photodestruction under UV irradiation, the dyes can be arranged in the following series: E102 < E124 < E129 < E110 < E151 < E122. It is shown that within 10-15 minutes almost all the studied dyes are mineralized to a greater extent and faster in an acidic medium, however, increasing the duration of photooxidation to half an hour levels out these differences - the effect of the pH of the medium becomes less noticeable and high values of the degree of decomposition are achieved. IR spectroscopy of the original dye samples and samples subjected to photodestruction indicates that in the first 15 minutes, the -N-C- bonds in the molecules of the studied azo dyes are destroyed, and then the resulting fragments are oxidized with the formation of oxo products of photodestruction. Catalytic oxidation of organic substances from aqueous media can serve as an alternative to sorption technologies for wastewater treatment.

 ДИОКСИД ТИТАНА АЗОКРАСИТЕЛИ ФОТООКИСЛЕНИЕ ФОТОКАТАЛИЗ TITANIUM DIOXIDE AZO-DYES PHOTOOXIDATION PHOTOCATALYSIS