Ηλεκτροχημική οξείδωση ανθρακενίου
Creators: name: Βαρδάκα, Ελισάβετ Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: ηλεκτροχημική οξείδωση ανθρακενίου
πολυαρωματικοί υδρογονάνθρακες
κατεργασία αποβλήτων
electrochemical oxidation of anthracene
polyaromatic hydrocarbons
wastewater treatment

description: Η ηλεκτροχημική οξείδωση είναι μία πολλά υποσχόμενη μέθοδος στην επεξεργασία ρυπασμένου νερού. Στη σύγχρονη εποχή, η παρουσία και η συγκέντρωση των πολυκυκλι¬κών αρωματικών υδρογονανθράκων (ΠΑΥ) έχει αναφερθεί σε πολλά μέρη ανά τον κόσμο. Η μη-βιοδιασπασιμότητα και η συσσώρευση των ΠΑΥ στο περιβάλλον μπορούν να δημιουρ¬γή¬σουν πολλές δυσμενείς καταστάσεις στα οικοσυστήματα καθώς έχει αποδειχθεί από αναρίθμητες έρευνες ότι έχουν καρκινογόνες και μεταλλαξιογόνες ιδιότητες. Ο σκοπός αυτής της μελέτης ήταν να διερευνήσει την ικανότητα της ηλεκτροχημι¬κής οξείδωσης να απομακρύνει ικανοποιητικά τους ΠΑΥ από ρυπασμένα νερά. Σαν αντιπροσωπευτικός ΠΑΥ επιλέχθηκε το ανθρακένιο. Χρησιμοποιήθηκαν δύο (2) διαφορετικές άνοδοι: DSA (titanium-based dimensionally stable anode) και BDD (boron doped diamond). Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε ηλεκτρολυτικό κελί εργαστηριακής κλίμακας με όγκο εργασίας 500 ml. Χρησιμοποιήθηκαν τρία (3) ηλεκτρόδια: μία άνοδος στο κέντρο και 2 κάθοδοι εκατέρωθεν σε απόσταση 1 cm. Δημιουργήθηκαν έτσι δύο (2) ηλεκτρολυτικά κελιά. Διερευνήθηκαν παράμετροι όπως το είδος και η συγκέντρωση του ηλεκτρολύτη, το υλικό της ανόδου, η πυκνότητα ρεύματος και η συγκέντρωση του ανθρακενίου. Πραγματοποιήθηκαν δύο κύριες σειρές πειραμάτων με συγκέντρωση ανθρακενίου 1 και 10 mg/L αντίστοιχα. Μελετήθηκε επίσης ο χρόνος κατεργασίας και η κινητική της μεθόδου. Όλα τα επεξεργασμένα δείγματα αναλύθηκαν με HPLC-UV. Πρωτίστως, εξετάστηκε η ηλεκτροχημική οξείδωση διαλύματος του ανθρακενίου με συγκέντρωση 1 mg/L και εφαρμοζόμενο ρεύμα 1 Α. Καλύτερα αποτελέσματα, με τη χρήση της DSA, ανέδειξε η προσθήκη 4 mM ηλεκτρολύτη NaCl η οποία μηδενίζει τη συγκέντρωση του ανθρακενίου σε μόλις 10 min. H άνοδος BDD, με τη χρήση 2mM Na2CO3 μηδένισε όχι μόνο τη συγκέντρωση του ανθρακενίου (σε 60 min) αλλά και του παραπροϊόντος (ναφθαλένιο, σε 120 min), κάτι που δεν παρατηρήθηκε με την άνοδο DSA. Κατά τη δεύτερη σειρά πειραμάτων η μέθοδος εφαρμόστηκε σε δεκαπλάσια συγκέντρωση του ανθρακενίου (10 mg/L). Mε τη χρήση της DSA και 8mM NaCl η συγκέντρωση του ανθρακενίου μηδενίστηκε σε 60 min. Τέλος με την άνοδο BDD και 8 mM Na2CO3 η συγκέντρωση ανθρακενίου και ναφθαλενίου μηδενίσθηκε σε 120min. Το παραπροϊόν ταυτοποιήθηκε με HPLC-DAD ότι ήταν το ναφθαλένιο το οποίο θεωρείται βιοδιασπώμενη ένωση. Εν κατακλείδι, τα πρωταρχικά πειράματα ηλεκτροχη¬μικής οξείδωσης του ανθρακενίου με DSA ή BDD έδειξαν ότι η μέθοδος αυτή μπορεί να εφαρμοσθεί στην επεξεργασία νερών ρυπασμένων με πολυαρωματικούς υδρογο¬νάνθρα¬κες, ακόμα και σε σχετικά μεγάλες συγκεντρώσεις (10 mg/L).
description: Electrochemical oxidation is a promising technology for the treatment of pollu-ted water. In recent years, the presence and concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in the environment have been reported in several parts of the world. The accumulation and persistence of PAHs in the environment can produce harmful effects; in both aquatic and terrestrial ecosystems due to their highly carcinogenic and mutagenic properties. The objective of this study was to test if electrochemical oxidation was able to remove satisfactory PAHs from polluted water. Anthracene has been used as a model PAH compound. Two anodes were tested: DSA (titanium-based dimensionally stable anode) and BDD (boron doped diamond). The experiments were carried out in a laboratory scale electrolytic cell (active volume 500 mL). Three electrodes were used: 1 anode in the center and 2 cathodes, one at each side, 1 cm distance from the anode. Parameters such as type and concentration of electrolyte, anode material, current density and anthracene concentration were examined. Two series of experimental procedures were performed at 1 and 10 mg/L anthracene respectively. All samples of treated solutions were analysed by HPLC-UV. Initially solutions of concentration 1 mg/L of anthracene were tested at a constant applied current of 1A. The best results were presented with DSA anode and 4 mM NaCl; anthracene disappeared in 10min. With the BDD anode and 2mM Na2CO3 anthracene disappeared in 60 min and the by-product (naphthalene) disappeared in 120 min. In the second set of experiments the method was applied to a ten times more concentrated anthracene (10 mg/L). With the DSA anode and 8mM NaCl anthracene disappeared in 60 min. Finally, with the BDD anode and 8mM NaCl both anthracene and by-product disappeared in 120 min. The main by-product identified by HPLC-DAD was found out to be naphthalene, which is a biodegradable compound. Concluding, the preliminary experiments have shown that electrochemical oxidation with DSA or BDD anode has a great potential in the treatment of wastewaters contaminated with PAHs even at relatively high concentrations (10 mg/L).