The Box-Benkhen experimental design for the optimization of the electrocatalytic treatment of wastewaters with high concentrations of phenol and organic matter

Abstract

In this work, the Box-Benkhen experimental Design (BBD) was applied for the optimization of the parameters of the electrocatalytic degradation of wastewaters resulting from a phenolic resins industry placed in the suburbs of Medellin (Colombia). The direct and the oxidant assisted electro-oxidation experiments were carried out in a laboratory scale batch cell reactor, with monopolar configuration, and electrodes made of graphite (anode) and titanium (cathode). A multifactorial experimental design was proposed, including the following experimental variables: initial phenol concentration, conductivity, and pH. The direct electro-oxidation process allowed to reach ca. 88% of phenol degradation, 38% of mineralization (TOC), 52% of Chemical Oxygen Demand (COD) degradation, and an increase in water biodegradability of 13%. The synergetic effect of the electro-oxidation process and the respective oxidant agent (Fenton reactant, potassium permanganate, or sodium persulfate) let to a significant increase in the rate of the degradation process. At the optimized variables values, it was possible to reach ca. 99% of phenol degradation, 80% of TOC and 88% of COD degradation. A kinetic study was accomplished, which included the identification of the intermediate compounds generated during the oxidation process.

Influencia De Los Parámetros De Operación en La Degradación De Naftaleno Y Fenantreno Mediante Electrooxidación

“…Sin embargo, algunos autores han reportado que el proceso se ve favorecido tanto con pH ácido como alcalino (Panizza y Cerisola 2008, Rabaaoui y Allagui 2012. En algunos estudios también se ha evaluado el efecto del tipo y concentración de electrolito soporte, así como la concentración inicial del contaminante en estudio (GilPavas et al 2009, Muff y Sogaard 2010. En esta investigación se estudió el efecto de la densidad de corriente, pH de la disolución, tiempo de electrólisis y caudal de recirculación en la degradación simultánea de naftaleno, fenantreno y materia orgánica por el proceso de electrooxidación en agua residual sintética.…”

Degradación y Mineralización de Tartrazina mediante Electro-oxidación: Optimización de las Condiciones de Operación

“…La eficiencia del proceso de EO fue evaluada y optimizada mediante la metodología de superficie de respuesta (MSR) (GilPavas et al, 2009). Se estudió cómo las variables más significativas para el proceso afectan la velocidad de degradación del colorante (DC) y de la materia orgánica e inorgánica en términos de la demanda química de oxígeno (DQO) y el grado de mineralización (en función de la degradación del carbono orgánico total, COT).…”

“…En uno de estos procesos, el proceso de electro-oxidación (EO), el reactivo principal es un electrón que se encarga de degradar los compuestos orgánicos presentes en el efluente (Mohan, Balasubramanian, y Basha, 2007). Fundamentalmente, los métodos electroquímicos están constituidos por dos medios diferentes: el primero ocurre en el ánodo, en donde la oxidación se produce en la superficie del electrodo (electrólisis directa), y el segundo, cuando la oxidación se produce continuamente en la solución a través del mediador en la superficie anódica (electrólisis indirecta) (GilPavas et al, 2009;Mohan, Balasubramanian, y Basha, 2007). En la electrólisis directa, la velocidad de oxidación depende de la actividad del electrodo, la velocidad de difusión de los contaminantes y de la densidad de corriente.…”

Foto-Degradación de Fenol sobre Catalizadores de TiO2 y Mo/TiO2: La Metodología de Superficie de Respuesta como Herramienta de Optimización

“…Estos factores se caracterizan por tener un valor P menor a 0.05 (Tabla 3), correspondiente a la línea vertical interior en el diagrama de Pareto (Fig. 1) y presentan un efecto significativo en la degradación de fenol con TiO2, con un intervalo de confianza del 95% (GilPavas et al, 2009). A mayor concentración inicial de fenol, se requiere mayor tiempo de irradiación para obtener foto-degradación completa.…”

“…De esta forma, en esta investigación, se optimizan las condiciones de foto-degradación de fenol utilizando el sistema 2% wt Mo/TiO2 mediante la metodología de superficie de respuesta (MSR) (GilPavas et al, 2009). Se determinó el efecto de los siguientes parámetros de operación: concentración inicial de fenol (Ci), carga de catalizador (Cat) y pH en términos dela constante aparente de reacción (Kapp) y el porcentaje de degradación (%DEG).…”