Investigation of the influence of the anode composition of DSA-type electrodes on the electrocatalytic oxidation of phenol in neutral medium

Abstract

Neste trabalho a oxidação do fenol foi utilizada como reação modelo para estabelecer uma investigação sistemática da atividade eletrocatalítica de ânodos do tipo ADE com composição nominal Ti/Ru 0,3 M 0,7 O 2 e Ti/Ir 0,7 M 0.3 O 2 (M = Ti and Sn) em NaClO 4 1,0 mol L -1 . Nas condições de VC a oxidação do fenol, independente do material anódico, favorece a polimerização e bloqueia completamente a atividade do eletrodo após poucos ciclos voltamétricos. A seguinte atividade catalítica intrínseca é observada nas condições voltamétricas: Ti/Ru 0,3 Ti 0,7 O 2 >> Ti/Ru 0,3 Sn 0,7 O 2 > Ti/Ir 0,7 Ti 0,3 O 2 > Ti/Ir 0,7 Sn 0,3 O 2 . Entretanto, experimentos de eletrólise (i = 40/80 mA cm -2 ) realizados em escala laboratorial mostraram que a escolha apropriada do material anódico pode aumentar consideravelmente a quantidade de CO 2 como produto final da eletrólise. Técnicas de CLAE e COT foram utilizadas para quantificar os produtos formados durante as eletrólises. Os materiais anódicos investigados mostraram boa habilidade de oxidação do fenol, redução do COT de 80% foi atingida para o eletrodo de composição Ti/Ru 0,3 Ti 0,7 O 2 . A benzoquinona formada na primeira hora de eletrólise é consumida gradativamente com o progresso da reação. Ácidos málico, maleico e malônico também foram identificados como sub-produtos da oxidação do fenol.In this paper, phenol oxidation was used as a probe reaction to carry out a systematic investigation of the electrocatalytic activity of DSA-type anodes with nominal compositions equal to Ti/Ru 0.3 M 0.7 O 2 and Ti/Ir 0.7 M 0.3 O 2 (M = Ti and Sn) in 1.0 mol L -1 NaClO 4 . Under CV conditions, phenol oxidation favors polymerization that completely blocks the electrode activity after few cycles independently of the anode material. The following intrinsic catalytic efficiency was observed under CV conditions: Ti/Ru 0.3 Ti 0.7 O 2 >> Ti/Ru 0.3 Sn 0.7 O 2 > Ti/Ir 0.7 Ti 0.3 O 2 > Ti/Ir 0.7 Sn 0.3 O 2 . However, electrolysis experiments (i = 40/80 mA cm -2 ) run in laboratory-scale showed that the proper choice of anode material can improve the yields of CO 2 as final product. HPLC and TOC techniques were used in order to quantify the electrode efficiency. It is important to emphasize that all anodes presented good ability to oxidize the phenolic portion, and a TOC reduction as high as 80% was observed for the Ti/ Ru 0.3 Ti 0.7 O 2 electrode. Benzoquinone formed in the beginning of the electrolysis is continuously oxidized as the reaction proceeds. Malic, tartaric and malonic acids were also identified as other byproducts of phenol oxidation.

Electrochemical oxidation of 4-chlorophenol and its by-products using Ti/Ru0.3M0.7O2 (M = Ti or Sn) anodes: preparation route versus degradation efficiency

“…This competition may hinder the catalytic gain for the organic compound oxidation. Similar results were also obtained in the oxidation of phenol [16].…”

“…As shown before, the rate of electrode passivation is pH-dependent and occurs at lower range in acid medium [25,26,29]. In order to renew the electrode surface, the anode was removed to a cell containing the supporting electrolyte and submitted to a chronopotentiometric program (i = 100 mA cm -2 for 20 min); details can be found elsewhere [16]. Although electrode passivation was observed, bulk electrolysis performed under drastic conditions, such as higher overpotential with simultaneous oxygen evolution reaction (OER), is effective in degrading the aromatic pollutants.…”

“…It is well established that DSA Ò -type oxides electrodes are a good alternative for the electrochemical degradation of toxic effluents and many investigations have been carried out for different purposes [2,[9][10][11][12][13][14][15][16]. In contrast with more expensive materials such as anodes based on diamond layers, these traditional anodes have been largely applied to the treatment of industrial effluents due to their low cost, easy manufacture and good lifetime [17].…”

Eletrochemical Oxidation of Herbicides

“…Also, these data provide some interesting information concerning GH oxidation compared to the electrochemical oxidation of other organic compounds. The k COD values of GH presented here are far superior to the ones found for the electrochemical oxidation of phenols (Coteiro & De Andrade, 2007) particularly, 4-chlorophenol (Alves et al, 2004). It is clear that some experimental conditions must also be considered, in order to evaluate the real efficiency of the electrode material.…”

Degradação eletroquímica de tetraciclina em meio de urina artificial

“…A equação cinética de pseudo 1ª ordem representada na equação 19, De modo geral, a oxidação de compostos orgânicos, em meios contendo cloreto, pode ocorrer de dois modos distintos: i) pela transferência direta de elétron do composto orgânico para o ânodo, e ii) através das espécies de cloro ativo formadas a partir da oxidação dos íons cloretos presentes no meio 38 . A relação crescente entre a constante de velocidade e a densidade de corrente indica que o aumento da densidade de corrente causa um aumento na quantidade de espécies de cloro ativo, aumentando assim a remoção da TeC 64 .…”