Klofibrik asidin elektro-fenton ortamında bozundurulması

Özet

Oksijen geçirilen asidik sulu ortamda grafit keçeye -0,55 V/DKE katodik potansiyel uygulanarak üretilen hidrojen peroksitin ortamdaki $Fe^{2+}$ katyonları ile tepkimesi sonucu oluşan hidroksil radikalleri (elektro-Fenton), aynı ortamdaki klofibrik asidin (CPMP) ardışık tepkimeler sonucu bozunmasına yol açmıştır. Çıplak grafit elektrod ile $Fe^{2+}$ yerine TiO2 veya $Cu^{2+}$ kullanıldığında, TiO2'in etkin olmadığı, $Cu^{2+}$ 'nin ise $Fe^{2+}$ 'li duruma kıyasla klofibrik asidin daha fazla bozunmasmı gerçekleştirdiği saptanmıştır. [$Cu^{2+}$]/ [CPMP] oranı dört iken bir saatlik elektrokim-yasal işlem sonucu CPMP tamamen bozunurken, % 60'lık mineralizasyon gerçekleşmiştir. Grafit keçe üzerine % 2 ve % 5 oranlarında palladyum yüklendiğinde aynı [$Cu^{2+}$]/ [CPMP] oranında hidrojen peroksit ve dolaysıyla hidroksil radikallerinin üretiminin arttığı ve % 5'lik durumda, ilk 30 dakikalık elektrokimyasal işlem sonucunda CPMP'nin ve HPLC/UV ile saptanabilen tüm bozunma ürünlerinin ortadan kalktığı, mineralizasyonun da % 65 düzeylerinde gerçekleştiği saptanmıştır. Ancak elektrokimyasal işlem sürecinde çözeltideki $Cu^{2+}$ 'nin palladyumun üzerini indirgenerek kapladığı ve grafit elektrodun etkinliğinin giderek azaldığı saptanmıştır. Buna karşılık palladyum yüklü grafit keçe elektrod kullanarak $Fe^{2+}$ varlığında gerçekleştirilen deneylerde ise ilk otuz dakika içinde CPMP ve UV absorpsiyonu yapan tüm ürünler, aynı $Cu^{2+}$ kullanıldığı durumdaki gibi ortadan kalkarken, çok daha etkin ($Cu^{2+}$ 'li durumun iki katı) mineralizasyon gerçekleşmiştir. Elektro-Fenton uygulamasının ilk otuz dakikalık sürecinde ortamdaki CPMP derişiminin azalma hızı ile klorür iyonu oluşma hızı yaklaşık aynı gerçekleşmiştir. Bu gözlem CPMP'nin hidroksil radikalleri ile ardışık tepkimelerinde, moleküler yapıdaki klorun hidroksil tarafından uzaklaştırılma tepkimesinin hızının, diğer yarışan tepkimelere kıyasla oldukça hızlı olduğunu vurgulamaktadır.

Abstract

Clofibric acid (CPMP) was decomposed via hydroxyl radicals formed by the reaction of $Fe^{2+}$ with hydrogen peroxide (electro-Fenton) which was produced electrochemically by applying a potential of -0.55 V/SCE to the graphite felt electrode in oxygen blown aqueous medium. When $Cu^{2+}$ or TiO2 were used instead of graphite felt electrode with $Fe^{2+}$ it was observed that while TiO2 was not effective, higher conversion was obtained with $Cu^{2+}$ compared to the case with $Fe^{2+}$. CPMP has been completely decomposed and a mineralization of 60% were achieved in one hour when [$Cu^{2+}$]/ [CPMP] ratio was four. When palladium was deposited on the graphite electrode (2 % and 5 %) by using the same ratio of [$Cu^{2+}$]/ [CPMP], 65 % mineralization and complete conversion of CPMP and its UV absorbing products were achieved with in the first thirty minutes in the case of 5 % palladium but copper deposition on palladium has been observed throughout electrochemical application and this gradually decreased the efficiency of palladium deposited graphite felt electrode. On the other hand, when $Fe^{2+}$ was used with palladium deposited graphite felt electrode, similar conversion of CPMP and its UV absorbing products were observed but the efficiency of mineralization in the first thirty minutes was almost double of the case with $Cu^{2+}$ In the first thirty minutes of electro-fenton the rate of the disappearance of CPMP and the rate of formation of chloride ions were almost equal. This suggests that the rate of chloride dismissal from CPMP molecular structure via reaction with hydroxyl radicals should be much faster than the other competing reactions.