Eintrag in der Universitätsbibliographie der TU Chemnitz
Volltext zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa2-359516
Nguyen Tien, Hoang
Holze, Rudolf ; Goedel, Werner (Gutachter)
Padan 95 SP treatment by electrochemical process and its combination with other techniques
Padan 95 SP Behandlung durch einen elektrochemischen Prozess und die Kombination mit anderen Techniken
Kurzfassung in deutsch
Diese Dissertation befasst sich mit der Reduktion des gesamten organischen Kohlenstoffs (TOC) aus wässriger Lösung, die Padan 95 SP enthält. Als Methoden zur Minimierung von TOC wurden die elektrochemische Oxidation von Padan 95 SP auf Bor-dotierter Diamant (BDD) Elektroden durch •OH Radikale, Elektro-Fenton und die Kombination mit Adsorptionstechnologien verwendet. Die •OH Radikale wurden dabei durch indirekte Methoden, z. B. die Bildung von 2-HTA gemessen. Zur Quantifizierung der Hydroxylradikalbildung wurde in dieser Studie die Bildung von 2-Hydroxylterephthalsäure (2-HTA) an BDD-Elektroden über die Reaktion zwischen Terephthalsäure (TA) und •OH untersucht. Weiterhin befasst sich die Arbeit mit dem Abbau von Cartap in Padan 95SP (95% Cartap) auf BDD über die Reaktion zwischen Cartap und Hydroxylradikalen. Betriebsparameter wie die angewandte Stromdichte, die Elektrolytarten und die Anfangskonzentration von Padan 95SP wurden variiert, um ihre Wirkung auf die Abbaueffizienz von Cartap zu bestimmen. Die Konzentration von Cartap wurde mittels UV-Vis-Spektroskopie mit dem 5,5-Dithiobis-(2-Nitrobenzoesäure) (DTNB) Verfahren bestimmt. Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC) und Gaschromatographie/Massenspektrometrie (GC-MS) wurden verwendet, um das kommerziell erhältliche Padan 95SP und die Bildung von Nebenprodukten beim Abbau von Cartap zu charakterisieren. Die optimalen Bedingungen für die Cartap-Degradation durch den elektrochemischen Prozess wurden festgelegt: Konzentration des Elektrolyten: 0.05 M Na2SO4, Padan 95SP Anfangskonzentration: 300 mg·L-1, pH = 3, Stromdichte: j = 20 mA·cm-2. Unter diesen Bedingungen sinkt Cartap auf 41% und der TOC erreicht 8 % des jeweiligen Ausgangswertes. Um den TOC-Zerfall bei höher Padan 95 SP Konzentration in Wasser zu erhöhen, wurde die Kombination des elektrochemischen Prozesses mit anderen Techniken vorgeschlagen, z.B.: Elektro-Fenton-Technik, Oxidation mit NaOCl, oder die Kombination des elektrochemischen Prozesses mit einem Adsorptionsprozess.Bei der Elektro-Fenton-Technik wurde der Einfluss von Faktoren wieder Anwesenheit von NaOCl in der Prozessvorbehandlung, Auswirkungen der H2O2-Konzentration, Fe2+-Dosierung, Metallionen als Cokatalysatoren und der pH-Wert der Lösung untersucht, um die Wirkung auf die Abbau-Effizienz für Cartap zu bestimmen. Es konnten mit dieser Methode rund 80 % TOC, ausgehend von 700 mg·L-1Padan 95SP, entfernt werden.
Die Kombination des elektrochemischen Prozesses mit einer Adsorptionsmethode ermöglicht eine effiziente Entfernung von TOC und Padan 95SP (95% Cartap). Dies basiert auf der Oxidation und anschließender Adsorption auf granularer Aktivkohle (GAC). Der Einfluss von Faktoren wie Leitelektrolyten, Flussrate, Betthöhe, Recyclingzahl sowie die Anfangskonzentration von Padan 95 SP wurde untersucht, um deren Auswirkungen auf die TOC Entfernung zu bestimmen. Durch die Kombination konnten so 75% desTOC und mehr als 90% Cartap bei 700 mg·L-1Padan 95 SP entfernt werden. Fourier-Transformations-Infrarot (FT-IR) und BET-Oberflächenanalyse wurden angewendet, um GAC vor und nach der Verwendung zu untersuchen. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass die Kombination des elektrochemischen Prozesses mit anderen Methoden eine potentielle Option für die Behandlung von Abwasser, das Padan 95 SP enthält, sein kann.
Kurzfassung in englisch
This dissertation describes electrochemical oxidation of Padan 95 SP on Boron-doped diamond (BDD) electrode mainly by •OH radicals (which was measured by indirect method, i.e: the formation of 2-Hydroxylterephthalic acid (2-HTA)), Electro-Fenton and the combination with adsorption technology for increasing total organic carbon (TOC) removal efficiency. In this study, the formation of 2-HTA on BDD electrode via the reaction between terephthalic acid (TA) and •OH as a method to quantify hydroxyl radical formation was investigated. The degradation of Cartap in Padan 95SP (95 % Cartap) on BDD was investigated. Operating parameters such as applied current density, types of electrolyte and initial concentration of Padan 95SP were varied in order to determine their effect on the degradation efficiency of Cartap. The concentration of Cartap was determined by UV-Vis spectroscopy according to 5,5-Dithiobis-(2-nitrobenzoic acid) (DTNB) procedure. High Performance Liquid Chromatography (HPLC) and Gas Chromatography/Mass Spectrometry (GC-MS) were used to characterize the commercial Padan 95SP and the formation of by-products. The optimal conditions for Cartap degradation by electrochemical process have been established: concentration of electrolyte: 0.05 M Na2SO4, initial concentration of Padan 95SP: 300 mg·L-1, pH = 3, current density: j = 20 mA·cm-2. At this condition, Cartap decreases to 41 %, TOC decay reaches 8 %. To increase TOC decay at higher Padan 95 SP concentration in aqueous solution, the combination technique of electrochemical process with other techniques was proposed, e.g.: Electro-Fenton technique, pre-oxidizing by NaOCl or the Electro-Adsorption combination.In the Electro-Fenton technique, we investigated the influence of factors such as the presence of NaOCl in pretreatment of process, affects of H2O2 concentration, Fe2+ dosage, co-catalysts metals ion and pH. The efficiency shows approximately 80 % of TOC removed at 700 mg·L-1 Padan 95 SP.
The combination of electrochemical with adsorption method shows the efficient removals of TOC and Padan 95SP (95 % Cartap) based on reagents oxidation in electrochemical process and adsorption of granular activated carbon (GAC), respectively. The influence of factors such as supporting electrolytes, flow rate, bed height, recycling number as well as initial concentration were investigated in order to determine their effects on TOC removal. The efficiency of this combination shows approximately 75 % of TOC and more than 90 % of Cartap removed at 700 mg·L-1 Padan 95 SP. Fourier Transform Infrared (FT-IR) and (Brunauer–Emmett–Teller) BET surface analysis were applied to investigate GAC before and after usage. The results have shown that the application of electrochemical technique with other methods can be the potential option for treatment of wastewater containing Padan 95 SP.
| Universität: | Technische Universität Chemnitz | |
| Institut: | Institut für Chemie Allgemein | |
| Fakultät: | Fakultät für Naturwissenschaften | |
| Dokumentart: | Dissertation | |
| Betreuer: | Holze, Rudolf | |
| SWD-Schlagwörter: | Chemie , Cartap , Elektrochemie | |
| Freie Schlagwörter (Deutsch): | BDD-Elektrode , •OH-Radikal , Cartap , körnige Aktivkohle , gesamter organischer Kohlenstoff , chemischer Oxidationsprozess , Fenton-Methode , Adsorptionsmethode | |
| Freie Schlagwörter (Englisch): | BDD electrode , •OH radical , Cartap , granular activated carbon , Total Organic Carbon , chemical oxidation process , Fenton method , adsorption method | |
| DDC-Sachgruppe: | Chemie | |
| Sprache: | englisch | |
| Tag der mündlichen Prüfung | 28.10.2019 |
