Electropolimerización Tratamiento de fenol Las aguas residuales y la recuperación de fenol

Resumen: El tratamiento electroquímico de aguas residuales fenol se llevó a con ánodos de acero inoxidable, y la eliminación de fenol se logró a través del proceso de electropolimerización. Los efectos de fenol concentración y tensión de baño se discutieron. La química original la demanda de oxígeno (COD) valor era de aproximadamente 500 mg / L. después tratamiento electropolimerización, la concentración de fenol era 0,087 mmol / L con una eficiencia de eliminación de 95,6%, y COD fue de 68 mg / L con un eficiencia de remoción de 86,5%. Durante el tratamiento, la media actual eficiencia fue 60,36% y el consumo de energía era 27,62 kJ / kg (6,96kWh / ton). La reacción se analizó por electropolimerización cíclico voltametría, y el producto de polifenol se analizó mediante el escaneo microscopía electrónica y espectroscopía infrarroja. Agua Environ. Res., 84, 2028 (2012).

Aguas residuales de fenol contiene orgánicos refractarios producidos en la industria química y farmacéutica, y su tratamiento es actualmente una prioridad en la investigación del medio ambiente. El objetivo terapéutico más importante es la eliminación de fenol de las aguas residuales. En segundo lugar, el fenol, deberán ser reciclados siempre que sea posible. Métodos para el tratamiento de aguas residuales fenol han incluido disolvente extracción (Li et al, 2004;.. Xu et al, 2006), la absorción (Qu et al,. 2007), separación por membrana (Wang et al., 2002), bioquímico tratamiento (Ibrahim et al, 2001;. Chan y Lim, 2007;. Flora et al, 1994), y los procesos de oxidación avanzada (AOP) que oxidan fenol en H2O y CO2 por medios físicos y químicos diferentes métodos. Estos métodos incluyen la fotocatálisis (Korbahti y Tanyolac, 2003; Davis et al, 1994), la catálisis de ultrasonidos (Kidak. e Ince, 2007), la oxidación de la capa de ozono (Manojlovic et al., 2007), Fenton de oxidación (Kusi c et al., 2006), y 'electroquímica oxidación (Fockedey y Lierde, 2002). Oxidación avanzada procesos tienen un ritmo rápido de oxidación y eliminación de alta eficiencia para varios contaminantes orgánicos. Sin embargo, la concomitante alto costo, que se atribuye principalmente a la utilización de consumo de catalizador y el oxidante, así como la energía, tiene restringido una amplia aplicación en el tratamiento de aguas residuales. Además, la degradación de fenol ha hecho difícil el reciclaje. Oxidación electroquímica, uno de los POAs, se centró en ya que ofrece un proceso de tratamiento conveniente, sin añadir productos químicos (Yang et al, 2009;. Li et al, 2009;. Ma et al, 2009.; Andrade et al., 2008). Las reacciones electroquímicas que ocurren en solución de fenol se muestran en la Figura 1 (Bao et al., 2010). Hay tres principales reacciones anódica: oxidación del agua y de la evolución de oxígeno (eq 1), electrocatálisis oxidación del fenol (eq 2), y electropolimerización de fenol (eq 3). Ecuación 4 muestra el hidrógeno reacción de evolución, que fue la reacción catódica principal. La electrocatálisis oxidación de compuestos orgánicos se atribuye a la oxidación del agua y la síntesis de radicales hidroxilo en la superficie del ánodo, que se muestra en las ecuaciones 1a y 2a. La síntesis y los efectos de los radicales hidroxilo en aguas residuales orgánicas tratamiento se informó por Comninellis (1994) en las primeras investigaciones. Como las medidas necesarias anteriores de la evolución de oxígeno y fenol oxidación, la generación de radicales hidroxilo era inestable, y el acoplamiento de los radicales hidroxilo se producen oxígeno (1b eq). Por lo tanto, la degradación de fenol producido siempre acompañadocon la evolución de oxígeno en una reacción

secundaria. Para obtener mejores resultados durante el tratamiento de las aguas residuales de fenol, ánodos catalíticos con alto potencial de desprendimiento de oxígeno, por ejemplo, dopado con boro electrodos de diamante (Zhu et al, 2010a;. Zhu et al., 2010b), rareearth dopados con electrodos (Yang et al, 2009;. Andrade et al, 2008.), y electrodos de fibra de carbono (Kuramitz et al., 2001), fueron elegidos. Todos estos electrodos ánodo tuvo un costo de producción elevado.Por otra parte, la disolución de los metales pesados de electrodos de óxido y el reciclado de los electrodos tridimensionales (Xiong et al., 2003) complica aún más el proceso de tratamiento.

A principios de 1960, McKinney y Fugassi (1960) informó sobre la polimerización electroquímica de fenol sobre electrodos de metal, y los investigadores siguientes estudiado la electropolimerización de fenol en ánodos metálicos diversos, tales como platino, oro, plata, cobre, acero al carbono y acero inoxidable (Mengoli et al., 1979; Ferreira et al, 2006;. Gattrell et al, 1992).. La ecuación 3 da la reacción anódica de cuatro pasos de electropolimerización fenol. En primer lugar, aniones fenólicos se generan a partir de ionización fenol (eq 3a). Aniones fenólicas se oxida a continuación con un electrón siendo perdido en la superficie del ánodo, y los radicales fenólicos con tres formas se producen (eq 3b). El acoplamiento de los radicales fenólicos diferentes Sigue el (eq 3c), y el polifenol finalmente crece y recubre los ánodo (eq 3d). Dado que la oxidación electroquímica de aguas residuales fenólico tratamiento ha estado en uso, y los investigadores han observado polimerización estudiado y deposición de fenol en los ánodos (Belhadj y Savall, 2009; Cheng et al, 2003;. Iotov y Kalcheva, 2000). Debido a el revestimiento formado en el ánodo catalítico, la superficie del ánodo estaba cubierta para bloquear el contacto de las aguas residuales, resultando en una disminución en la actividad catalítica. Los investigadores tendían a reducir la absorción de polifenoles generados durante el tratamiento, por lo que la actividad catalítica de los ánodos se vio afectada por fenol electropolimerización (Yang et al, 2009;. Yavuz y Koparal, 2006). El enfoque principal para la eliminación de fenol era oxidación electroquímica catalítica, después de que el fenol se transforma en agua y dióxido de carbono (eq 2). De acuerdo con la electropolimerización y la formación del recubrimientode los compuestos fenólicos en los ánodos, Tanaka informó sobre la eliminación de bisfenol A a partir de aguas residuales por el proceso de electropolimerización bisfenol y la formación de recubrimiento sobre de fibra de carbono ánodos (Kuramitz et al., 2004). Tahar estudiado el uso de Ti/IrO2 , Pt, y Ta/PbO2 ánodos y demostró que el polimerización de fenol ha sido útil en la eliminación electroquímica de fenol (Tahar y Savall, 2009a, 2009b). Sin embargo, utilizando ánodos con una elevada actividad catalítica, electrocatálisis de fenol era siendo el principal enfoque para el tratamiento de aguas residuales fenol.Al considerar electropolimerización de fenol en electrodos de acero inoxidable (Andion et al, 2002;. Shen et al,. 2006), el tratamiento de las aguas residuales fenólica se suponía que era llevada a cabo principalmente por polimerización electroquímica, como se muestra en la ecuación 3. Había dos ventajas para electropolimerización tratamiento, una de las cuales fue la reducción en el consumo de energía. Como se muestra en la ecuación 2, si una molécula de fenol es completamente oxidada, no habría un mínimo de 28 electrones transferidos a través del baño de electrólisis. Comparativamente, tal como se expresa en la ecuación 3, no habría un solo electrón transferido sobre el ánodo cuando una molécula de fenol se polimeriza en el polifenol

recubrimiento. La potencia utilizada durante el tratamiento tanto, sería reducido. El potencial de electrodo para electropolimerización fenol era mucho menor que la de electrooxidación fenol, así el consumo de energía durante el lado de la evolución de oxígeno reacción (ecuación 1) también se reduciría para ahorrar aún más energía.La segunda ventaja del tratamiento fue electropolimerización el coste del material del ánodo. En comparación con varios de alto costo ánodos catalíticos, de acero inoxidable era mucho más barato y más fácil utilizar para la preparación de ánodo. En nuestro trabajo anterior (Bao et al., 2010), electropolimerización fenol en 304 ánodos de acero inoxidable en agua neutra solución fue estudiada. El proceso por el cual polifenoles se cree que la capa del ánodo se probó. El color amarillo-marrón recubrimiento polifenol creció principalmente capa por capa en paralelo a la electrodo, con cada capa de polifenol que se compone de finas copos de polifenol con un diámetro de 50 nm. La microestructura del revestimiento (figura 2) permite el proceso de polimerización electroquímica que se produzca no sólo en la superficie del ánodo desnudo, pero también en cada capa posterior del revestimiento polifenol que se formó. El continuo, capa por capa de recubrimiento crecimiento polifenol permitido brillante de acero inoxidable 304 que se utilizará para la ánodos en lugar de otros materiales con alta superficie específica. Haciendo referencia a estos resultados de investigaciones previas, electropolimerización de fenol utilizando ánodos de acero inoxidable 304 se llevó a cabo. Condiciones de tratamiento fueron discutidas, y el polifenol producto formado durante el tratamiento se recogió, se limpia, y analizado. Los factores que afectan a electropolimerización fenol incluyen la concentración de fenol, tiempo de reacción, la tensión de baño, intervalo de electrodo, y concentración de electrolito. En el presente estudio, la concentración de fenol, tiempo de reacción, y baño de voltaje se centran en, ya que son los principales factores que afectan de acuerdo con la investigación anterior.

Material y MétodosLas pruebas electroquímicas. Experimentos electroquímicos fueronllevado a cabo en una estación de trabajo CS300 electroquímica (Huazhong Electronic Co., Ltd., Wuhan, China) con un baño electrolítico que consiste en un matraz de 100-mL. Un sistema de tres electrodos se utilizó en el que el electrodo de trabajo era de acero inoxidable 304, la electrodo de referencia fue un electrodo de calomelanos saturado (SCE), y el electrodo auxiliar fue platino. El electrodo de trabajo fue un cuadrado de acero inoxidable con una longitud lateral de 10 mm, y el otro rostros estaban cubiertos de resina aislante ethoxyline. Antes de su uso, el electrodo de acero inoxidable se brilló con papel de lija, se lavó con agua destilada, y desaceitada con etanol. Pruebas electroquímicas se llevaron a cabo en 0.002-mol / L solución de fenol. El medio conductor era 0,1-mol / L de sulfato de sodio durante los ensayos electroquímicos y el tratamiento de aguas residuales siguiente. Además, el pH en la solución de fenol se mantuvo a 7,0. Químicos (cloruro de amonio, amoniaco, potasio fenol ferricianuro, y aminoantipirina) utilizado en el presente estudi fueron analíticamente puro y comprado de Beijing fábrica de productos químicos (China).El agua utilizada en los experimentos se separó por destilación. Todos electroquímica pruebas utilizado SCE como electrodo de referencia. Electropolimerización Tratamiento de Aguas Residuales fenol. Los ánodos y cátodos fueron 304 las hojas de acero inoxidable con un la zona de trabajo de 40 mm 3 25 mm 3 2 mm y se fijaron en una baño electrolítico para formar electrodos

tridimensionales. La Longitud del espacio entre el ánodo y el cátodo se mantuvo a 40 mm. Una serie de muestras de aguas residuales simuladas fenol se trató baño con tensiones diferentes para un tiempo establecido, durante que el volumen de las aguas residuales se mantuvo a 100 ml.

Las concentraciones de fenol y voltajes de baño utilizadas se discutirá más adelante en el tratamiento Electropolimerización sección de fenol Aguas Residuales. Medición de los resultado del tratamiento electropolimerización. Medición de la Demanda Química de Oxígeno. La DQO (mg / L) se midió en HACH (Loveland, CO) equipo, (DR / Espectrofotómetro 4000U y calefacción reactor COD) utilizando estándar HACH kits de prueba. La DQO del 0.002-mol / L solución de fenol fue de aproximadamente 500 mg / L, pero una pequeña cantidad de fluctuación se produjo durante los experimentos. Por lo tanto, la eficacia de eliminación de COD y DQO restante se calcularon como donde COD0 y COD son la demanda química de oxígeno de la aguas residuales de fenol antes y después del tratamiento electroquímico, respectivamente. Medición de fenol. Concentración de fenol se midió mediante espectrofotometría. Una muestra de 1-ml de aguas residuales fenol se añadió a un cilindro colorimétrico 50-ml con tapón y se diluyó hasta 50 ml con agua destilada. Cloruro amónico solución tampón (0,5 ml) con un pH de 10,7, 1 ml de 4 -aminoantipireno (4-AAP) solución con una concentración de 0,2 g / L, y 1 ml de solución de ferricianuro de potasio con una concentración de 0,8 g / L se añadieron al cilindro colorimétrico a su vez, y se mezcló. Todas las soluciones utilizadas en la medición de fenol se almacena por debajo de 48C. La solución mezclada se ensayó sobre el espectrómetro a 510-nm de longitud de onda de agua destilada vs 20-mm celda de cuarzo, y la absorbancia se registró como X510 . Una norma curva entre la concentración de fenol y la absorbancia fue luego desarrollado por la medición de una serie de soluciones estándar de fenol. La curva estándar se ajustó por donde [fenol] es la concentración de fenol en mg / L. El fenol restante se calculó como en el que [fenol] 0 y [fenol] son la concentración de fenol (Mg / L) antes y después del tratamiento electroquímico, respectivamente.Eficiencia de corriente instantánea y consumo de energía.Eficiencia de corriente instantánea, ICE (%) se calculó como reportado por Iniesta et al. (2001) y el consumo de energía, W (kWh / ton), se estimó como donde CODt y CODtþDt son la demanda química de oxígeno (Mg / L) de las aguas residuales de fenol en los tiempos t y tþDt (s), F es la Constante de Faraday (C / mol), V es el volumen de aguas residuales (L), que se la corriente (A), U es la tensión de baño (V), y T es el total tiempo de tratamiento (nota: kWh / ton X ¼ 3,969 kJ / kg). Análisis de polifenoles Producido en Tratamiento de Aguas Residuales. El revestimiento de polifenol amarillo-marrón sintetizado en el ánodo superficie durante el tratamiento electroquímico separado y se desprendió de los ánodos en condiciones especiales. La polifenol se recogió; parte se lavó con agua destilada, y la otra parte se lavó con agua destilada y se tetrahidrofurano (THF). Ambos productos se ensayaron a continuación un SEM (modelo S-4700, Hitachi High-Technologies Corp., Japón) para estudiar la microestructura de polifenol producido.El revestimiento de polifenol apagada apagado del acero inoxidable electrodo también se analizó mediante una transformada de Fourier infrarroja espectrómetro (FT-IR) (Espectrómetro de 205, Nicolet Instrument, Inc., Madison, Wisconsin).

Resultados y DiscusiónPruebas de voltametría cíclica de las aguas residuales Fenol simuladoLos ánodos de acero inoxidable. En nuestro trabajo anterior, los resultados de pruebas de voltametría cíclica en 0,1-mol / L de fenol en acero inoxidable fueron reportados (Bao et al, 2010). Para el estudio de la electroquímica comportamiento de los ánodos de acero inoxidable en fenol de baja concentración, 0.002-mol / L de solución de fenol, con 0,1-mol / l de sulfato de sodio, Se utilizó en las pruebas de voltametría cíclica en acero inoxidable (Figura 3). Las curvas de voltametría cíclica en 0.002-mol / L de fenol se muestran En la Figura 3b, y las curvas de voltametría cíclica en 0,1-mol / L solución de sulfato sódico sin fenol se muestran en la Figura 3a. Ambos son por cinco ciclos a una velocidad de barrido de 50 mV / s. La rango de potencial de electrodo en las pruebas de voltametría cíclica fue entre el potencial de circuito abierto y 1,5 V, por debajo del cual oxígeno no generaron rápidamente y el cambio actual de la polimerización de fenoles en los ánodos podría ser mejor observados. Acero inoxidable mantiene el estado pasivo por debajo de un electrodo potencial de 1,3 V en 0,1-mol / l de sulfato de sodio; la corriente correspondiente pasivo, que se muestra en la Figura 3a, también fue baja. Una vez que el potencial del electrodo supera 1,3 V, la corriente aumentó rápidamente con el potencial del electrodo, y no había oxígeno violenta evolución en los ánodos. Excepto para el primer ciclo, la cíclico curvas de voltametría coincidió bien, lo que indica que la superficie de el acero inoxidable era estable. Aparte de la evolución de oxígeno, hay hubo reacciones notables en el acero inoxidable.Las curvas de voltametría cíclica en la Figura 3b muestra el correspondiente cambio actual después de 0,002 mol / L de fenol se añadió a 0,1 mol / l de sulfato de sodio. Durante el primer ciclo, entre un potencial de electrodo de 1,0 y 1,3 V, un paso de corriente anódica se observó con una pequeña cantidad de color amarillo-marrón recubrimiento generar en el ánodo. Por encima de 1,3 V, la principal reacción electroquímica se convirtió en la evolución de oxígeno, mientras que la corriente aumentó rápidamente. Comenzando con el segundo ciclo, la corriente anódica aumentó rápidamente cuando el potencial del electrodo alcanza 0,8 V, y un paso débil se observó a 0,9 V (Figura 3b). Entonces, la corriente anódica continuó aumentando y se formó un notable paso entre 1,1 y 1,3 V. En los ciclos subsiguientes, el intervalo de potencial de electrodo durante el cual el paso actual parecía sigue siendo la misma, pero la corriente anódica aumenta junto con el número de ciclo. El color del revestimiento se volvió más oscura, y el recubrimiento sobre el acero inoxidable creció más grueso. Como en el primer ciclo, la corriente se elevó por encima de 1,3 V para la evolución del oxígeno durante los ciclos siguientes. Durante la exploración catódica, no había corriente catódica entre 0,8 y 1,3 V, una indicación de que el paso de corriente anódica observada puede haber sido una reacción irreversible. Los picos de corriente catódica se observaron potenciales de electrodo de 0 y 0,35 V, lo que representa el estado de la superficie cambiado. Las reacciones de reducción probables en el acero inoxidable sería el inverso de la reacción mostrada en la ecuación 3b de la figura 1. Por tanto, esta reacción inversa no era bueno para el proceso de polimerización eléctrica. El incremento de la corriente desde el electrodo de potencial de 0,8 V en el escaneado anódica demostrado la ocurrencia de electropolimerización en una baja concentración de fenol de 0,002 mol / L. Por otra parte, la corriente aumentó con el número de ciclo en los pasos curva entre 1,1 y 1,3 V, una indicación de que la tasa de

electropolimerización empezaba a subir. El formador de revestimiento polifenol generar en los ánodos se aceleró la reacción de electropolimerización, que era autocatalítica. La posibilidad de electropolimerización ocurriendo en solución de fenol bajo ha sido probada. En futuros trabajos, los efectos de la concentración de fenol en la eliminación de fenol debe ser estudiada. La gama de electrodos de potencial entre 1,1 y 1,3 V, donde los pasos actuales se observaron en la curva de voltametría cíclica, era la condición reacción electroquímica adecuada para la polimerización. En las pruebas de voltametría cíclica, la tensión de baño era de entre 2,5 y 2,8 V en el rango de potencial de electrodo se discutió previamente. Debido a la situación transitoria en las pruebas de voltametría cíclica, la tensión de baño también debe ser estudiado con base en el rango de tensión de baño. Electroquímicos condiciones en Tratamiento de Aguas Residuales fenol. Efectos de la concentración de fenol en ElectropolimerizaciónTratamiento. Diferentes concentraciones de solución de fenol se tratado por electrodos de acero inoxidable durante 1 hora a una tensión de baño de 3,0 V, y el COD se comparó antes y después del tratamiento. Durante el tratamiento electroquímico, un recubrimiento de polifenol amarillo marrón con cierto espesor depositada sobre la inoxidable ánodos de acero. La curva de eficiencia de remoción de DQO y original concentración de fenol de las aguas residuales se muestra en la Figura 4. ¿Cuándo las concentraciones de fenol fueron 0,001 y 0,002 mol / L, resultados de los tratamientos eran excelentes, con la remoción de DQO eficiencia alcanzando el 14 y 12,7%, respectivamente, después de 1 hora. Cuando la concentración de fenol fue de 0,003 mol / L, eliminación de la DQO disminución de la eficiencia a 5%. Como la concentración de fenoles más aumento de la eficiencia de remoción de DQO disminuyó constantemente. En una concentración de fenol de 0,01 mol / L, la eficiencia de remoción de DQO era cercana a cero. Con el aumento de la concentración de fenol en las aguas residuales, síntesis del recubrimiento de polifenoles en el acero inoxidable y el rendimiento del producto de color amarillo-marrón polímero incrementado, una indicación de que más fenol estaba siendo eliminado por el electropolimerización reacción. Aunque la concentración de fenol fue aumentando de 0,001 mol / L a 0,002 mol / L, la tasa acelerada polimerización de fenoles garantizarse que las condiciones para la eliminación de COD excelente se mantuvieron. Sin embargo, la fijo baño electrolítico, que contenía una cierta relación de trabajo área de los electrodos y el volumen de las aguas residuales, sólo se podría utilizar para eliminar las aguas residuales de baja concentración. Una vez que la concentración de fenol fue superior a 0,003 mol / L, la creciente velocidad de polimerización fue incapaz de ponerse al día con el aumento de la concentraciones de COD y fenol en las aguas residuales. Por lo tanto, una concentración de fenol de 0,002 mol / L fue utilizada durante todo más investigaciones de tratamiento electropolimerización. Efectos de la tensión en Bath Tratamiento Electropolimerización. La serie de tensiones de baño se utilizó en electroquímica de 1 hora tratamiento de 0,002 mol / L aguas residuales fenol, y el COD eficiencia de remoción se estudió. La curva de eliminación de la DQO la eficiencia y la tensión de baño correspondiente se muestra en la Figura 5. Entre 2,5 y 2,8 V, había una pequeña cantidad de producto electropolimerización depositado sobre los ánodos después de una hora, pero la superficie del ánodo no estaba cubierto en su totalidad por los débiles recubrimiento. A continuación, 2,8 V, la fuerza de atracción anódica para el fenol aniones no era lo suficientemente fuerte, y el enriquecimiento de fenol en la superficie del ánodo no era suficiente para la

polimerización Por lo tanto, la eficiencia de remoción de DQO, que pasó de? 0,6% a 2% cuando la tensión de baño aumentó de 2,5 V a 2,8 V, fue no es adecuado para el tratamiento de aguas residuales de fenol. A 2,9 V, el producto polifenólico de color amarillo-marrón se observó para recubrir por completo el acero inoxidable después de 1-hora tratamiento electroquímico, y la eficiencia de remoción de DQO alcanzó 13,7%, que era un mejor resultado para el tratamiento con fenol. Cuando el baño tensión se fijó en 3,0 y 3,1 V, una capa de polifenoles similares y una eficiencia de remoción de DQO de 12,7 y 13,4%, respectivamente, fueron alcanzados. Sin embargo, la evolución de oxígeno en los ánodos, la mayor reacción competitiva de la polimerización de fenoles, fue también acelerado. Puesto que la energía eléctrica se usa en agua la oxidación y la evolución de oxígeno, la eficiencia de remoción de DQO hizo no aumentan con la tensión de baño. Si la tensión de baño se elevó a 3,2 V o superior, cuando el fenol electropolimerización se hizo más rápido, el rápido generadora oxígeno hizo el revestimiento formado de polifenoles en los ánodos agrietarse y romperse. Sin un recubrimiento estable polifenol adjunta en la base del ánodo, la evolución de oxígeno se hizo más rápido, y burbujas de oxígeno en el ánodo polimerización de fenol restringida. La eficiencia de remoción de DQO se redujo a bajar de 10% cuando el voltaje de baño era mayor que 3,2 V. Como resultado, la tensión de baño se fija en 2,9 V, no sólo para la eliminación de COD mejor, pero también para la reducción de las reacciones laterales y la potencia eléctrica consumo.Electropolimerización Tratamiento de Aguas Residuales fenol. Con una tensión de baño de 2,9 V y la concentración de fenol originales de 0,002 mol / L, 100 ml de agua residual simulada fenol era tratado por electrodos de acero inoxidable durante 12 horas. Durante el proceso de tratamiento, la COD y fenol restante eran detectados por intervalos, y las curvas que muestra las relaciones entre la DQO y el tiempo restante fenol y el tratamiento son En la Figura 6. Tanto COD y fenol restante disminuyó con el tiempo de tratamiento. Después del tratamiento de 12-horas, COD era 68 mg / L, sólo el 13,5% del valor original, y la concentración de fenol fue 8,21 mg / L (0,087 mmol / L), 4,4% de los no tratados fenol aguas residuales. Tratamiento de aguas residuales El fenol se logró por fin.Durante el proceso, la corriente de trabajo se mantuvo a 0,02 A, excepto durante los 10 minutos iniciales. Además, debido a la baja concentración de fenol restante en el agua residual al final del 12-horas de tratamiento, se redujo electropolimerización.La evolución de oxígeno fue reprimida en los espacios entre los revestimiento de polifenoles y la base del ánodo, lo que obligó al polímero revestimiento a agrietarse y desprenderse totalmente del acero inoxidable base. Este fenómeno de la caída de recubrimiento polifenol Final del tratamiento con fenol, proporciona un conveniente oportunidad de limpiar y reutilizar los ánodos, y hecha colección del producto posible polifenol. La tasa de eliminación de fenol era mayor que la de COD en el tiempo correspondiente. Había dos razones. En primer lugar, según la reacción mostrada en la ecuación 3a, el acoplamiento de radicales fenólicos que ocurren en la interfaz de dos fases conducido a la generación de dímeros y multímeros, que podrían ser depositados en el ánodo la superficie o se volvió a disolver en la fase acuosa. Los dímeros y multímeros en la fase de agua podría entonces ser depositada sobre la ánodos durante el tratamiento subsiguiente. De lo contrario, la parte de productos todavía se disuelve en la solución de agua. En segundo lugar, aunque la actividad electroquímica catalítica del acero inoxidable ánodo era débil, las moléculas de fenol puede ser oxidado en cierta

partes de la superficie del ánodo, formando dióxido de carbono y agua. Por lo tanto, la cantidad de COD restante disminuye más lento que el del fenol restante durante la totalidad tratamiento. Para investigar la viabilidad de la futura aplicación deelectroquímico polimerización para el tratamiento de aguas residuales de fenol, ICE y el consumo de energía eléctrica durante el 12-horas tratamiento se analizaron. La curva de eficiencia de corriente y tiempo de tratamiento se muestra en la Figura 7. Durante las primeras cuatro horas,ICE aumentó con el tiempo, lo que indica que electropolimerización fenol en el acero inoxidable se aceleró y confirmado los pasos crecientes actuales en las curvas de voltametría cíclica (Figura 3). El ICE durante dos horas a cuatro llegaron a 131,7%, es decir, mayor que 100%. La principal razón para este resultado fue que la ecuación utilizada para calcular ICE (Iniesta et al., 2001) fue que para la oxidación electroquímica de compuestos orgánicos. Para la eliminación y la deposición de la misma cantidad de transferencia de fenol, electrón durante electropolimerización fenol (eq 3) era sólo una twentyeighth de la transferencia de electrones durante fenol electroquímica oxidación. Por lo tanto, en el tratamiento de aguas residuales de fenol, cuando el reacción importante para la eliminación de fenol es electro polimerización, el ICE calculado basado en la oxidación electroquímica de posible mayor que 100%, lo que demuestra todavía la energía eléctrica de baja consumo en el tratamiento de electropolimerización. Después de que el cuarta hora en el tratamiento, el ICE, que fue del 46% durante las horas de 4 a 6, se redujo a sólo 32% durante 10 a 12 horas. La falta de fenol en las aguas residuales después de cuatro horas causó la electropolimerización para reducir la velocidad. Durante todo el 12-horas de tratamiento de 0.002 mol / L de fenol aguas residuales, la eficiencia de corriente promedio fue 60,36%, y el consumo de energía eléctrica era 27,62 kJ / kg (6,96 kWh / ton) de aguas residuales de fenol. Después del tratamiento de electropolimerización, laeficiencias de remoción de fenol COD y fue 95,6% and86.5, respectivamente. En otros estudios, los investigadores han informado de corriente eficiencias que eran mucho más baratos que estos resultados. Paraejemplo, cuando se utiliza Ti/SnO2-Sb2O3-Nb2O5/ PbO2 ánodos a tratar las aguas residuales fenol, Yang et al. (2009) obtuvieron un ICE definitivade aproximadamente 20%. La eficiencia de corriente promedio sería espera que sea mucho más bajo, debido a que el ICE en el principio de tratamiento fue menor que 20%. En otro informe, para el uso de ánodos de óxido de Rudoped, un CEI de 20% se obtuvo. Similares resultados de bajo rendimiento actual y el traslado de fenol COD y de 94,5 y 70,1%, respectivamente, se alcanzó una densidad de corriente de 20mA / cm 2 para las aguas residuales (Yavuz y Koparal, 2006). En la informe de Li et al. (2009), ICE fue relativamente mayor durante la 10 minutos iniciales, pero disminuyó a 40% después de 40 minutos. En otros experimentos, fenol-formaldehído resina fabricación agua residual fue tratada mediante Ti/TiO2-RuO2-IrO2 electrodos, y la remoción de DQO fue de 61,8% (Rajkumar y Palanivelu, 2004). La comparación de los materiales y la preparación necesaria, ánodos de acero inoxidable eran mucho más barato y más fácil de usar que los ánodos catalíticos, haciéndolos mucho más adecuado para aplicación.Análisis de microscopía electrónica de barrido y de polifenoles.El revestimiento de polifenoles amarillo-marrón que se había saciado de descuento los ánodos después de ser tratado durante 12 horas a una tensión de baño 2,9 V en 0.002-mol / L de solución de fenol se recogió y se lavó de agua destilada. El producto de revestimiento limpiado se analizó usando un microscopio electrónico de barrido (SEM), y son las fotos se muestra en las figuras 8a a

8c. La superficie de la capa del polímero se se muestra en la Figura 8a. Las grietas del revestimiento eran desiguales, y dos estructuras básicas pueden ser observadas. En la parte inferior cerca de la base de ánodo, el revestimiento era compacto con estría paralela, y en la superficie, que estaba suelto. La estría paralela fueron causadas probablemente por la superficie completamente lisa de la base de acero inoxidable, el cual mostró la estrecha relación entre el recubrimiento de polifenoles y el ánodo. Cuando el fenol en la solución de agua era agotado, el crecimiento de polifenoles compacto parado, y suelta el recubrimiento se observó en lugar como islas de polímero sobre la superficie con mayores grietas. En la figura 8b, la superficie del recubrimiento fue ampliado especialmente de modo que el estado de la superficie de polifenoles, mientras que en el fenol aguas residuales fue casi completamente eliminado, se pudo observarclaramente. Anómalos bloques de polifenol con diámetros de 100 a 300 nm se detectaron, y se combinan los bloques de polifenol con la otra, formando una capa de polímero. En la parte derecha de la foto, un agujero notable confirmó la teoría de que los polifenoles bloques conectados y forman una capa más reciente, lo que demuestra el revestimiento procesos introducidos en la Figura 2. La diferencia de la los procesos de revestimiento de formación mostrados fue que las células de polifenol Los bloques fueron con diámetros de 100 a 300 nm, en lugar de escamas con diámetros de 50 nm (Bao et al, 2010). Aún así, los pasos de crecimiento layerby capa del recubrimiento de polifenoles eran todavía reflejada. Si el fenol en las aguas residuales no había sido agotado, el agujero en la capa observada podría ser llenado, con un polímero formador de nuevo. Más detalles de la polifenol puede verse en la Figura 8c. Irregulares bloques de polímero se compone de mucho menor estructuras de polifenol, cuyos diámetros eran menos de 100 nm. El nuevo polímero formado se genera en el pregenerated revestimiento de polifenoles pero no necesariamente en el desnudo inoxidable acero base ánodo. La recogida de color amarillo-marrón producto de revestimiento de polifenoles fue limpian y se disolvió por THF y se analizó mediante SEM. Las figuras 8d a 8f muestran la microestructura del producto de revestimiento. Después la eliminación de una capa suelta del recubrimiento, más imperfecciones eran observado en el recubrimiento compacto en la parte izquierda de la figura 8d. Lo fue posible analizar la estructura interna de la expuesta grietas. La sección fue ampliado en la figura 8e, que muestra la capa por capa de la estructura de la capa de polifenol. En la figura 8f, varios capas de polímero compuesta de bloques de polifenol con diámetros de menos de 100 nm puede ser observado claramente. El volumen de bloques de polifenol en la Figura 8f fue menor que la observada en Figuras 8b y 8c, debido a que el revestimiento de polifenoles en estos últimos cifras se formó en una mayor concentración de fenol, y el polifenoles en la Figura 8f se formó en una concentración que en última instancia, era menos del 5% de la concentración original. Por lo tanto, el recubrimiento de polifenoles se compacta y se compuesta de bloques de polímero con diámetros más grandes en mayor concentraciones de solución de fenol. Un recubrimiento más flexible se formó cuando el agua residual se convirtió en fenol diluido.

Análisis del espectro de infrarrojo de polifenoles. Para estudiar la estructura química y las propiedades de los infrarrojos polifenol, espectroscopia se utilizó para analizar el producto de revestimiento (Figura 9). El espectro infrarrojo del polímero de recubrimiento en acero inoxidable acero era la típica de polifenol (Mengoli et al., 1979) y similar a que en nuestro estudio anterior

(Bao et al., 2010). Por lo tanto, la producto de polifenoles fue probado estar generando en inoxidable acero en 0,002 moles / l de solución de fenol. Una ancha banda se observó a 3424,7 cm en la Figura 9 y se atribuyó a la vibración O-H estiramiento, lo que indica que un gran número de hidroxilos existía en el producto de polifenol. Los picos fuertes a 1646,7, 1608,7, y 1490,3 cm estaban relacionados con el aromático C-C estiramiento vibraciones. El pico del espectro fuerte a 1211,2 cm, que se atribuye a la vibración C-O estiramiento de la estructura de la cadena de éter aromático, demostró que el recubrimiento era polifenol, en el que muchos anillos de benceno se acopla por el oxígeno para formar éteres aromáticos. Cuando el número de hidrógenos aromáticos adyacentes eran dos y cuatro, C-H de vibraciones plano deviational apareció a 831,8 y 755,4 cm, como se muestra en la Figura 9. Las bandas a 831,8 y 755.4cm refiere a los subproductos de la oxidación de fenol, que incluía pirocatecol e hidroquinona.

ConclusionesTomando ventaja de la polimerización electroquímica reacción de fenol en los ánodos, de acero inoxidable se utiliza para eliminar fenol de aguas residuales. Los efectos de las aguas residuales fenol tratamiento fueron discutidos, incluyendo concentración original fenol y tensión baño.

Después de la electropolimerización 12-horas tratamiento, la concentración de fenol se convirtió 0,087 mmol / L con una eficiencia de eliminación de 95,6%, y el COD fue de 68 mg / L con un eficiencia de remoción de 86,5%. Durante el tratamiento, la media eficiencia de corriente fue 60,36% y el consumo de energía fue 27,62 kJ / kg (6,96 kWh / ton).

El producto de revestimiento se analizó mediante SEM utilizando la parte propiedades de disolución en THF, y la estructura de polifenoles se confirmó a través de la prueba de espectroscopia infrarroja. Capa por capa el crecimiento de la capa de polifenol se probó, y las capas de los se compone de pequeños bloques de polifenoles. El polifenol revestimiento era compacta y compuesta de grandes bloques de polímero en altas concentraciones de fenol; looser recubrimiento se formó cuando la concentración de fenol se hizo menor. La más reciente polímero formado fue generado en el polifenol pregenerated recubrimiento, pero no necesariamente en el ánodo de acero inoxidable desnudobase.Presentado para su publicación 19 de diciembre 2011 y aceptadopublicación el 16, 2012.