Enhanced effect of EDDS and hydroxylamine on Fe(II)-catalyzed SPC system for trichloroethylene degradation

Abstract

This study presents a performance comparison of Fe(II)-catalyzed sodium percarbonate (SPC), Fe(II)-EDDS-catalyzed SPC, and of the innovative hydroxylamine hydrochloride (HA)-Fe(II)-EDDS-catalyzed SPC for the degradation of trichloroethylene (TCE) in water. TCE degradation was greater in the Fe(II)-EDDS-catalyzed SPC system compared to the Fe(II)-catalyzed SPC system, indicating the effectiveness of adding EDDS as an enhancement factor for the removal of TCE. Moreover, TCE degradation was faster in the HA-Fe(II)-EDDS-catalyzed SPC system compared to the Fe(II)-EDDS-catalyzed SPC system, illustrating that HA can play a synergistic role in TCE degradation. Analysis of iron distribution in the three systems demonstrated that EDDS addition maintained iron in soluble form, and that the generation of soluble ferrous from ferric iron was expedited with addition of HA. Studies using nitrobenzene and carbon tetrachloride probes provided insights on the generation of hydroxyl radical (HO) and superoxide anion radical (O) in the three systems. A gradual increasing contribution of O to TCE removal in Fe(II)-catalyzed SPC, Fe(II)-EDDS-catalyzed SPC, and HA-Fe(II)-EDDS-catalyzed SPC systems was verified through free-radical scavenger tests. Finally, monitoring of Cl concentrations manifested the complete dechlorination of TCE. A possible mechanism of TCE degradation involving two pathways of HO oxidation and O reaction was proposed.

Fundamentos e aplicação do percarbonato de sódio para remediação de solos e águas subterrâneas por oxidação química

“…Esses quelantes (AO, CIT, EDTA) demonstraram capacidade em manter as capacidades catalíticas do Fe(II) em pH variando de 5 a 7 (MIAO et al 2015b, c;DANISH et al 2016b;FU et al 2018). No entanto, uma porção dos agentes quelantes pode competir pelo radical hidroxila, afetando diretamente o processo oxidativo e as taxas de degradação do contaminante.…”

“…Foram testados três diferentes cenários, usando concentrações de: [PCS]=0,75 mM, [Fe 2+ ]= 0,45 mM, [EDDS]= 0,4 mM e [HA]= 2,25 mM. No sistema com PCS/ Fe(II), o TCE foi degradado em 33%, no segundo sistema, PCS/Fe(II)-EDDS, a degradação chegou em 83% e no terceiro, PCS/Fe(II)-EDDS-HA, em 81% (FU et al 2018). No primeiro sistema, a reação se processou de forma muito rápida com a liberação do peróxido de hidrogênio reagindo com o Fe(II) no primeiro minuto, o que levou ao consumo total dos íons de ferro na solução, limitando o processo oxidativo.…”

“…No segundo sistema, PCS/Fe(II)-EDDS, verificou-se o predomínio de 51% de radicais hidroxila, contra 6% do radi-cal superóxido e o restante composto por radicais formados pelos íons cloreto e bicarbonato. No terceiro sistema, o balanço era de 38% radical hidroxila, contra 44% do radical superóxido, seguidos por outros radicais de cloreto e bicarbonato (FU et al 2018). Com isso, sugere-se que o radical principal na degradação do TCE foi o radical hidroxila, seguido pelo radical superóxido (FU et al 2018).…”

“…No terceiro sistema, o balanço era de 38% radical hidroxila, contra 44% do radical superóxido, seguidos por outros radicais de cloreto e bicarbonato (FU et al 2018). Com isso, sugere-se que o radical principal na degradação do TCE foi o radical hidroxila, seguido pelo radical superóxido (FU et al 2018). O HA se mostrou mais eficiente para a remoção do TCE em concentrações de 2,25 mM, chegando em resultados expressivos de 99,6% de degradação do contaminante (FU et al 2017b).…”

“…Desta forma, o uso do HAH contribuiu com o aumento do Fe(II) disponível em solução, produzindo mais radicais hidroxila. Concentrações maiores de HA resultaram em menores valores de remoção, pois o próprio quelante pode se ligar as espécies oxidativas (FU et al 2017b(FU et al , 2018. Os efeitos de sequestro dos radicais gerados pelos íons cloreto e bicarbonato também foram observados (FU et al 2018).…”