Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hiệu suất cao trong quá trình oxy hóa điện hóa của một chất nhuộm anthraquinonic với các điện cực kim cương dẫn điện
Tóm tắt
Nghiên cứu này tập trung vào quá trình oxy hóa chất nhuộm anthraquinonic Acid Blue 62 bằng phương pháp điện phân với các điện cực kim cương dẫn điện. Các thông số COD, TOC và màu sắc đã được chọn để theo dõi sự phân hủy của phân tử tùy thuộc vào một số yếu tố hoạt động (mật độ dòng điện, pH, nhiệt độ và nồng độ NaCl). Kết quả cho thấy quá trình oxy hóa điện hóa của mô hình phân tử lớn này tuân theo động học bậc nhất trong tất cả các điều kiện được đánh giá, và không phụ thuộc vào pH và nhiệt độ. Sự xuất hiện của các ion clorua trong nước thải làm tăng tốc độ loại bỏ màu sắc và COD do sự oxy hóa trung gian được thúc đẩy bởi các loài oxy hóa clo. Tuy nhiên, sự hiện diện của clorua không ảnh hưởng đến tốc độ khoáng hóa. Các hằng số động học bậc nhất cho sự giảm màu (tấn công vào các nhóm cromophore), oxy hóa (loại bỏ COD), và khoáng hóa (loại bỏ TOC) được tìm thấy phụ thuộc vào mật độ dòng điện và tăng đáng kể theo giá trị của nó. Một mô hình đơn đã được đề xuất để giải thích những thay đổi này theo các quá trình oxy hóa trung gian. Tốc độ khoáng hóa vẫn rất gần với giá trị mong đợi cho một quá trình được kiểm soát hoàn toàn bởi chuyển khối. Điều này được giải thích bằng cách giả định rằng oxy hóa trung gian không có ảnh hưởng đáng kể đến khoáng hóa mặc dù nó có một số tác động đến các giai đoạn oxy hóa trung gian. Hiệu suất của quá trình oxy hóa chủ yếu phụ thuộc vào nồng độ COD, trong khi tác động của các yếu tố khác được đánh giá là không đáng kể ngoại trừ sự xuất hiện của ion clorua. Ngược lại, hiệu suất khoáng hóa phụ thuộc vào nồng độ TOC và mật độ dòng điện và không phụ thuộc vào sự xuất hiện của clorua. Quan sát này có ảnh hưởng quan trọng đến năng lượng cần thiết để loại bỏ một phần trăm nhất định của TOC hoặc COD ban đầu. Để giảm COD một cách hiệu quả, sự xuất hiện của clorua trong dung dịch là rất quan trọng, trong khi để loại bỏ TOC hiệu quả, điều quan trọng hơn là làm việc ở mật độ dòng điện thấp và tác động của clorua là không đáng kể. Tiêu thụ năng lượng có thể giảm đi nhiều lần khi sử dụng các điều kiện phù hợp.
Từ khóa
#Oxy hóa điện hóa #chất nhuộm anthraquinonic #kim cương dẫn điện #COD #TOC #ion clorua #động học bậc nhấtTài liệu tham khảo
Aquino JM, Pereira GF, Rocha-Filho RC, Bocchi N, Biaggio SR (2011) Electrochemical degradation of a real textile effluent using boron-doped diamond or β-PbO2 as anode. J Hazard Mater 192:1275–1282
Aquino JM, Rodrigo MA, Rocha-Filho RC, Sáez C, Cañizares P (2012) Influence of the supporting electrolyte on the electrolyses of dyes with conductive-diamond anodes. Chem Eng J 184:221–227
Aquino JM, Rocha-Filho RC, Rodrigo MA, Sáez C, Cañizares P (2013) Electrochemical degradation of the reactive red 141 dye using a boron-doped diamond anode. Water Air Soil Pollut 224:1397
Bensalah N, Alfaro MAQ, Martínez-Huitle CA (2009) Electrochemical treatment of synthetic wastewaters containing Alphazurine A dye. Chem Eng J 149:348–352
Cabeza A, Urtiaga AM, Ortiz I (2007) Electrochemical treatment of landfill leachates using a boron-doped diamond anode. Ind Eng Chem Res 46:1439–1446
Cañizares P, García-Gómez J, Lobato J, Rodrigo MA (2004a) Modeling of wastewater electro-oxidation processes part II. Application to active electrodes. Ind Eng Chem Res 43:1923–1931
Cañizares P, García-Gómez J, Lobato J, Rodrigo MA (2004b) Modeling of wastewater electro-oxidation processes part I. General description and application to inactive electrodes. Ind Eng Chem Res 43:1915–1922
Cañizares P, Lobato J, Paz R, Rodrigo MA, Sáez C (2005) Electrochemical oxidation of phenolic wastes with boron-doped diamond anodes. Water Res 39:2687–2703
Cañizares P, Martínez L, Paz R, Sáez C, Lobato J, Rodrigo MA (2006a) Treatment of Fenton-refractory olive oil mill wastes by electrochemical oxidation with boron-doped diamond anodes. J Chem Technol Biotechnol 81:1331–1337
Cañizares P, García-Gómez J, Marcos IFD, Rodrigo MA, Lobato J (2006b) Measurement of mass-transfer coefficients by an electrochemical technique. J Chem Educ 83:1204–1207
Comninellis C (1994) Electrocatalysis in the electrochemical conversion/combustion of organic pollutants for waste water treatment. Electrochim Acta 39:1857–1862
Deborde M, Gunten UV (2008) Reactions of chlorine with inorganic and organic compounds during water treatment—kinetics and mechanisms: a critical review. Water Res 42:13–51
Gray SR, Becker NSC (2002) Contaminant flows in urban residential water systems. Urban Water 4:331–346
Grebel JE, Pignatello JJ, Mitch WA (2010) Effect of halide ions and carbonates on organic contaminant degradation by hydroxyl radical-based advanced oxidation processes in saline waters. Environ Sci Technol 44:6822–6828
Kapałka A, Fóti G, Comninellis C (2008) Kinetic modelling of the electrochemical mineralization of organic pollutants for wastewater treatment. J Appl Electrochem 38:7–16
Kapałka A, Fóti G, Comninellis C (2009) The importance of electrode material in environmental electrochemistry. Formation and reactivity of free hydroxyl radicals on boron-doped diamond electrodes. Electrochim Acta 54:2018–2023
Martínez-Huitle CA, dos Santos EV, de Araújo DM, Panizza M (2012) Applicability of diamond electrode/anode to the electrochemical treatment of a real textile effluent. J Electroanal Chem 674:103–107
Mascia M, Vacca A, Polcaro AM, Palmas S, Ruiz JR, Pozzo AD (2010) Electrochemical treatment of phenolic waters in presence of chloride with boron-doped diamond (BDD) anodes: experimental study and mathematical model. J Hazard Mater 174:314–322
Murugananthan M, Yoshihara S, Rakuma T, Shirakashi T (2008) Mineralization of bisphenol A (BPA) by anodic oxidation with boron-doped diamond (BDD) electrode. J Hazard Mater 154:213–220
Murugananthan M, Latha SS, Raju GB, Yoshihara S (2010) Anodic oxidation of ketoprofen—an anti-inflammatory drug using boron doped diamond and platinum electrodes. J Hazard Mater 180:753–758
Panizza M, Cerisola G (2009) Direct and mediated anodic oxidation of organic pollutants. Chem Rev 109:6541–6569
Panizza M, Michaud PA, Cerisola G, Comninellis C (2001a) Anodic oxidation of 2-naphthol at boron-doped diamond electrodes. J Electroanal Chem 507:206–214
Panizza M, Michaud PA, Cerisola G, Comninellis C (2001b) Electrochemical treatment of wastewaters containing organic pollutants on boron-doped diamond electrodes: prediction of specific energy consumption and required electrode area. Electrochem Commun 3:336–339
Pereira GF, Rocha-Filho RC, Bocchi N, Biaggio SR (2012) Electrochemical degradation of bisphenol A using a flow reactor with a boron-doped diamond anode. Chem Eng J 198–199:282–288
Polcaro AM, Vacca A, Mascia M, Palmas S, Ruiz JR (2009) Electrochemical treatment of waters with BDD anodes: kinetics of the reactions involving chlorides. J Appl Electrochem 39:2083–2092
Sánchez-Carretero A, Sáez C, Cañizares P, Rodrigo MA (2011) Electrochemical production of perchlorates using conductive diamond electrolyses. Chem Eng J 166:710–714
Scialdone O, Randazzo S, Galia A, Silvestri G (2009) Electrochemical oxidation of organics in water: role of operative parameters in the absence and in the presence of NaCl. Water Res 43:2260–2272
Simond O, Schaller V, Comninellis C (1997) Theoretical model for the anodic oxidation of organics on metal oxide electrodes. Electrochim Acta 42:2009–2012
Solano AMS, de Araújo CKC, de Melo JV, Peralta-Hernandez JM, da Silva DR, Martínez-Huitle CA (2013) Decontamination of real textile industrial effluent by strong oxidant species electrogenerated on diamond electrode: viability and disadvantages of this electrochemical technology. Appl Catal B 130–131:112–120
Wu M, Zhao G, Li M, Liu L, Li D (2009) Applicability of boron-doped diamond electrode to the degradation of chloride-mediated and chloride-free wastewaters. J Hazard Mater 163:26–31