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Publication
Treatment of textile wastewater using electrochemical oxidation
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 2.02 MB | Adobe PDF |
Authors
Abstract(s)
Water pollution is a significant environmental issue, driven by contaminants from industrial, agricultural, and domestic sources. Recently, persistent organic compounds have emerged as major pollutants, prompting the need for more advanced treatment solutions. Although traditional methods such as filtration, adsorption, and biological processes have been applied, they often suffer from low efficiency, high energy costs, and the risk of secondary pollution. Therefore, electrochemical methods have gained attention as efficient alternatives, offering controlled and verifiable oxidation and reduction reactions for pollutant degradation, with the added benefits of versatility and minimal secondary waste. In this study, electrochemical oxidation was implemented to treat water pollutants, evaluating the performance of different anode materials boron-doped diamond (BDD), titanium coated with iridium dioxide (Ti/IrO₂), and titanium coated with ruthenium dioxide (Ti/RuO₂). In addition to electrode material, the effects of several key operational parameters were investigated, including current density, inter-electrode distance, mixing rate, and initial dye concentration, in order to determine their impact on color and chemical oxygen demand (COD) removal efficiencies. The BDD anode demonstrated superior performance, achieving 100% color removal consistently across all current densities, presenting optimal results. A current density of 0.06 A/cm² was selected as it offers ideal balance in terms of color and COD removal efficiency as well as cost-effectiveness, with COD removal reaching 30.3%. The operational parameters were systematically optimized to enhance the efficiency of the electrochemical oxidation process, and an inter-electrode distance of 0.5 cm was found to be the most effective, yielding the highest COD removal of 35.7 ± 0.56 (95% CI: [35.6, 35.9]; a mixing rate of 250 rpm led to a COD removal of 68.8 ± 0.67 (95% CI: [68.7, 68.9]); and an initial methylene blue concentration of 50 ppm resulted in the highest COD removal, reaching 80.9 ± 0.03 (95% CI: [80.7, 81.1]). These findings emphasize the potential of electrochemical oxidation, particularly using BDD anodes under optimized conditions, for efficient and sustainable water treatment.
A poluição da água é um problema ambiental significativo, impulsionado por contaminantes provenientes de fontes industriais, agrícolas e domésticas. Recentemente, compostos orgânicos persistentes surgiram como poluentes principais, exigindo a necessidade de soluções de tratamento mais avançadas. Embora métodos tradicionais como filtração, adsorção e processos biológicos tenham sido aplicados, estes frequentemente sofrem de baixa eficiência, altos custos energéticos e risco de poluição secundária. Portanto, métodos eletroquímicos têm ganhado atenção como alternativas eficientes, oferecendo reações de oxidação e redução controladas e verificáveis para a degradação de poluentes, com os benefícios adicionais de versatilidade e resíduos secundários mínimos. Neste estudo, a oxidação eletroquímica foi implementada para tratar poluentes da água, avaliando o desempenho de diferentes materiais de ânodo : diamante dopado com boro (BDD), titânio revestido com dióxido de irídio (Ti/IrO₂) e titânio revestido com dióxido de rutênio (Ti/RuO₂). Além do material do eletrodo, os efeitos de vários parâmetros operacionais chave foram investigados, incluindo densidade de corrente, distância entre eletrodos, taxa de agitação e concentração inicial do corante, a fim de determinar seu impacto na remoção de cor e na eficiência de remoção da demanda química de oxigênio (DQO). O ânodo de BDD demonstrou desempenho superior, alcançando 100% de remoção de cor consistentemente em todas as densidades de corrente, apresentando resultados ótimos. Uma densidade de corrente de 0,06 A/cm² foi selecionada por oferecer o equilíbrio ideal em termos de eficiência de remoção de cor e DQO, bem como em relação ao custo-benefício, com a remoção de DQO alcançando 30.3%. Os parâmetros operacionais foram sistematicamente otimizados para aumentar a eficiência do processo de oxidação eletroquímica, e uma distância entre eletrodos de 0.5 cm foi considerada a mais eficaz, proporcionando a maior remoção de DQO de 35.7 ± 0.56 (IC 95%: [35.6, 35.9]); uma taxa de agitação de 250 rpm levou a uma remoção de DQO de 68.8 ± 0.67 (IC 95%: [68.7, 68.9]); e uma concentração inicial de azul de metileno de 50 ppm resultou na maior remoção de DQO, atingindo 80.96 ± 0.03 (IC 95%: [80.7, 81.1]). Esses resultados enfatizam o potencial da oxidação eletroquímica, particularmente utilizando ânodos de BDD sob condições otimizadas, para um tratamento de água eficiente e sustentável.
A poluição da água é um problema ambiental significativo, impulsionado por contaminantes provenientes de fontes industriais, agrícolas e domésticas. Recentemente, compostos orgânicos persistentes surgiram como poluentes principais, exigindo a necessidade de soluções de tratamento mais avançadas. Embora métodos tradicionais como filtração, adsorção e processos biológicos tenham sido aplicados, estes frequentemente sofrem de baixa eficiência, altos custos energéticos e risco de poluição secundária. Portanto, métodos eletroquímicos têm ganhado atenção como alternativas eficientes, oferecendo reações de oxidação e redução controladas e verificáveis para a degradação de poluentes, com os benefícios adicionais de versatilidade e resíduos secundários mínimos. Neste estudo, a oxidação eletroquímica foi implementada para tratar poluentes da água, avaliando o desempenho de diferentes materiais de ânodo : diamante dopado com boro (BDD), titânio revestido com dióxido de irídio (Ti/IrO₂) e titânio revestido com dióxido de rutênio (Ti/RuO₂). Além do material do eletrodo, os efeitos de vários parâmetros operacionais chave foram investigados, incluindo densidade de corrente, distância entre eletrodos, taxa de agitação e concentração inicial do corante, a fim de determinar seu impacto na remoção de cor e na eficiência de remoção da demanda química de oxigênio (DQO). O ânodo de BDD demonstrou desempenho superior, alcançando 100% de remoção de cor consistentemente em todas as densidades de corrente, apresentando resultados ótimos. Uma densidade de corrente de 0,06 A/cm² foi selecionada por oferecer o equilíbrio ideal em termos de eficiência de remoção de cor e DQO, bem como em relação ao custo-benefício, com a remoção de DQO alcançando 30.3%. Os parâmetros operacionais foram sistematicamente otimizados para aumentar a eficiência do processo de oxidação eletroquímica, e uma distância entre eletrodos de 0.5 cm foi considerada a mais eficaz, proporcionando a maior remoção de DQO de 35.7 ± 0.56 (IC 95%: [35.6, 35.9]); uma taxa de agitação de 250 rpm levou a uma remoção de DQO de 68.8 ± 0.67 (IC 95%: [68.7, 68.9]); e uma concentração inicial de azul de metileno de 50 ppm resultou na maior remoção de DQO, atingindo 80.96 ± 0.03 (IC 95%: [80.7, 81.1]). Esses resultados enfatizam o potencial da oxidação eletroquímica, particularmente utilizando ânodos de BDD sob condições otimizadas, para um tratamento de água eficiente e sustentável.
Description
Mestrado de dupla diplomação com a Université Libre de Tunis
Keywords
Electrochemical oxidation Boron-doped diamond Color removal COD removal Methylene blue Current density Wastewater treatment