Article

 

Electrochemical Treatment of Synthetic Wastewaters Containing Alphazurine A Dye: Role of Electrode Material in the Colour and COD Removal

 

José L. Nava,^1* Marco A. Quiroz,² and Carlos A. Martínez–Huitle^3*

 

¹ Departamento de Química, Universidad Autónoma Metropolitana–Iztapalapa. Av. San Rafael Atlixco 186, Vicentina, 09340, México, D.F., México. ^*Responsible author: jlnm@xanum.uam.mx.

² Departamento de Química y Biología, Universidad de las Américas–Puebla. Sta. Catarina Mártir, Cholula 72820, Puebla, México.

³ University of Milan, DiSTAM, Laboratory of Electrochemistry, via Celoria 2, 20133, Milan, Italy., ^*Responsible author: carlos.martinez@unimi.it.

 

Received July 4, 2008
Accepted November 25, 2008

 

Abstract

The electrochemical oxidation of Alphazurine A (αzA) has been studied in Na₂SO₄ media at Ti/IrO₂, Pb/PbO₂ and boron–doped diamond (Si/BDD) electrodes by bulk electrolysis experiments under galvanostatic control at j = 30 and 60 mA cm^–2. The obtained results have clearly shown that the electrode material plays an important role for the electrochemical incineration of azA, where Pb/PbO₂ and Si/ BDD lead complete mineralization of dye, while Ti/IrO₂ disfavoured such process. The complete mineralization of ±zA on Pb/PbO₂ and Si/BDD is due to the production of hydroxyl radicals on these materials surfaces. Current efficiencies obtained at Ti/IrO₂, Pb/PbO₂ and Si/ BDD gave values of 3, 24 and 42%, for each electrode material, at 30 mA cm^–2, respectively. These values were higher than those obtained at 60 mA cm^–2. Energy consumption values from the electrolyses performed at 30 mA cm^–2 were 254, 124 and 51 kWh m^–3, for Ti/IrO₂, Pb/PbO₂ and Si/BDD, respectively. UV spectrometric measurements showed faster αzA elimination at the Si/BDD electrode than those obtained on Ti/IrO₂ and Pb/PbO₂.

Keywords: Anodic oxidation, dyes, boron doped diamond electrode, iridium dioxide electrode, lead dioxide electrode.

 

Resumen

Se estudió la oxidación electroquímica del colorante Alfazurina A (αzA) en medio acuoso de Na₂SO₄ con electrodos de Ti/IrO₂, Pb/PbO₂ y diamante dopado con boro (Si/BDD), a través de experimentos de electrólisis, en modo galvanostático a j = 30 y 60 mA cm^–2 . Los resultados obtenidos en este trabajo mostraron que el material del electrodo desempeña un papel importante para la incineración electroquímica del colorante azA, indicando que los electrodos de Pb/PbO₂ y Si/BDD permiten la completa degradación del colorante, mientras que el electrodo de Ti/IrO₂ desfavorece tal proceso. La completa degradación del colorante αzA en los electrodos de Pb/PbO₂ y Si/BDD fue debida a la formación de radicales hidroxilo en la superficie de estos materiales. Los valores de las eficiencias de corriente fueron de 3, 24 y 42%, para Ti/IrO2, Pb/PbO2 y Si/BDD, respectivamente, a j = 30 mA cm^–2. . Estos valores fueron mayores que los obtenidos a 60 mA cm^–2. Por otro lado, el consumo de energía a j = 30 mA cm^–2 presentó valores de 254, 124 and 51 kWh m^–3 para los electrodos de Ti/IrO₂, Pb/PbO₂ y Si/BDD, respectivamente. La cinética de eliminación de color empleando el electrodo de Si/BDD fue mayor que la obtenida con los electrodos de Ti/IrO₂ y Pb/PbO₂.

Palabras clave: Oxidación anódica, colorantes, electrodos de diamante dopados con boro, electrodo de dióxido de iridio, electrodo de dióxido de plomo.

 

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

 

References

1. Forgacsa, E.; Cserhati, T.; Oros, G. Environ. International 2004, 30, 953– 971.         [ Links ]

2. Gupta, G. S.; Shukla, S. P.; Prasad, G.; Singh, V. N. Environ. Technol. 1992, 13, 925– 936.         [ Links ]

3. Shukla, S. P.; Gupta, G. S. Ecotoxicol. Environ. Saf. 1992, 24, 155– 163.         [ Links ]

4. Sokolowska–Gajda, J.; Freeman, H. S.; Reife, A. Dyes and Pigments 1996, 30, 1–20.         [ Links ]

5. Robinson, T.; McMullan, G.; Marchant, R.; Nigam, P. Bioresource Technol. 2001, 77, 247–255.         [ Links ]

6. Shaul, G. M.; Holdsworth, T. J.; Dempsey, C. R. Dostal K. A. Chemosphere 1991, 22, 107–19.         [ Links ]

7. Hao, O. J.; Kim, H.; Chiang, P. C. Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2000, 30, 449–502.         [ Links ]

8. Rajeshwar, K.; Ibanez, J. G.; Swain, G. M. J. Appl. Electrochem. 1994, 24, 1077–1091.         [ Links ]

9. Martínez–Huitle, C. A.; Ferro, S. Chem. Soc. Rev. 2006, 35, 1324–1340.         [ Links ]

10. Martinez–Huitle, C. A.; Quiroz, M. A. J. Environ. Eng. Manage. 2008, 18, 155–172.         [ Links ]

11. Fernandes, A.; Morao, A.; Magrinho, M.; Lopes, A.; Goncales I. Dyes and Pigments 2004, 61, 287–296.         [ Links ]

12. Cañizares, P.; Gadri, A.; Lobato, J.; Bensalah, N.; Rodrigo, M.–A.; Sáez C. Ind. Eng. Chem. Res. 2006, 45, 3468–3473.         [ Links ]

13. Faouzi, M.; Cañizares, P.; Gadri, A.; Lobato, J.; Bensalah, N.; Paz, R.; Rodrigo, M. A.; Sáez, C. Electrochim. Acta 2006, 52, 325–331.         [ Links ]

14. Ahmadi, M. F.; Bensalah, N.; Gadri, A. Dyes and Pigments 2007, 73, 86–89.         [ Links ]

15. Panizza, M.; Cerisola, G. J. Hazard. Mat. 2008, 135, 83–88.         [ Links ]

16. Butrón, E.; Juárez, M. E.; Solis, M.; Teutli, M.; González, I.; Nava, J. L. Electrochim. Acta 2007, 52, 6888–6894.         [ Links ]

17. Vercesi, G. P.; Salamin, J. Y.; Comninellis, Ch. Electrochim. Acta, 36 (1991) 991–998.         [ Links ]

18. Martínez–Huitle, C. A.; Quiroz, M. A.; Comninellis, Ch.; Ferro, S.; De Battisti, A. Electrochim. Acta 2004, 50, 949–956.         [ Links ]

19. Comninellis, Ch. Electrochim. Acta 1994, 39, 1857–1862.         [ Links ]

20. Polcaro, A. M.; Vacca, A.; Palmas, S.; Mascia, M. J. Appl. Electrochem. 2003, 33, 885–892.         [ Links ]

21. Nava, J. L.; Butrón, E.; González, I. J. Environ. Eng. Manag. 2008, 18, 221–230.         [ Links ]

22. Canizares, P.; Garcia–Gomez, J.; Saez, C.; Rodrigo, M.A. J. Appl. Electrochem. 2004, 34, 87–94.         [ Links ]

23. Marselli, B.; García–Gómez, J.; Michaud, P.A.; Rodrigo, M.A.; Comninellis, Ch. J. Electrochem. Soc. 2003, 150, D79–D83.         [ Links ]

24. Michaud, P.A.; Panizza, M.; Ouattara, L.; Diaco, T.; Foti, G.; Comninellis, Ch. J. App. Electrochem. 2003, 33, 151–154.         [ Links ]

25. Michaud, P.–A.; Mahé, E.; Haenni, W.; Perret, A.; Comninellis, Ch. Electrochem. Solid State Lett. 2000, 3, 77–83.         [ Links ]

26. Cañizares, P.; Larrondo, F.; Lobato, J.; Rodrigo, M.–A.; Sáez, C. J. Electrochem. Soc. 2005, 152, D191–D196.         [ Links ]

27. Panizza, M.; Michaud, P.A.; Cerisola, G.; Comninellis, C. J. Electroanal. Chem. 2001 , 507, 206.         [ Links ]

28. Rodrigo, M.A.; Michaud, P.A.; Duo, I.; Panizza, M.; Cerisola, G.; Comninellis, C. J. Electrochem. Soc. 2001, 148, D60–D64.         [ Links ]

29. Canizares, P.; Saez, C.; Lobato, J.; Rodrigo, M. A. Ind. Eng. Chem. Res. 2004, 43, 1944–1951.         [ Links ]

30. Nava, J. L.; Núñez, F.; González, I. Electrochim. Acta 2007, 52, 3229–3235.         [ Links ]

31. Martinez–Huitle, C. A.; Brillas, E. Appl. Catal. B, Environ. 2008, in press, doi:10.1016/ j.apcatb.2008.09.017.         [ Links ]