TiO2-assisted photocatalytic degradation of azo dyes in aqueous solution: kinetic and mechanistic investigations

Konstantinou, Ioannis; Albanis, Triantafyllos A.

doi:10.1016/j.apcatb.2003.11.010

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“…Outras espécies altamente oxidantes (por ex., radicais de água oxigenada) são responsáveis pela fotodecomposição heterogênea com semicon-dutores nos substratos orgânicos, tais como corantes. As reações relevantes que ocorrem na superfície do semicondutor que levam à degradação de corantes são 25 Quando é utilizada luz solar ou uma fonte de luz artificial, é possível que ambos os mecanismos (fotooxidação e fotossensibilização) ocorram, tornando difícil distinguir se o mecanismo de oxidação fotocatalítica é superior ao de oxidação fotossensibilizada.…”

Section: Oxidação Fotocatalíticaunclassified

Avaliação dos tratamentos eletroquímico e fotoeletroquímico na degradação de corantes têxteis

Catanho¹,

Malpass²,

Motheo³

2006

Quím. Nova

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Orange 3R and Remazol Golden Yellow RNL) using electrochemical and photoelectrochemical methods. In both methods, electrolysis experiments were performed at a current density of 50 mA cm -2 in an aqueous solution of each dye (30 mg L -1 ), using a photoelectrochemical flow-cell. For all the dyes studied, the photoelectrochemical method was demonstrated to be more efficient than the electrochemical one. Photoelectrochemical oxidation resulted in complete decoloration after 90 min of electrolysis and total organic carbon (TOC) removal reached up to 36%. It was observed that the dyes presenting chromophores at higher wavelengths are removed the quickest, which indicates that photosensitised (photoassisted) oxidation occurs. The level of color was reduced to levels below the standards presented in the literature, which indicates the viability of the photoelectrochemical process as part of the treatment of textile effluents.Keywords: azo dye; reactive dye; DSA. INTRODUÇÃOOs resíduos de indústrias têxteis possuem como característica uma intensa coloração a qual, em ambientes aquáticos, pode causar uma interferência nos processos de fotossíntese. Além disso, certas classes de corantes, assim como seus subprodutos, podem ser carcinogênicos e/ou mutagênicos 1 . Estudos 2 indicam que a poluição colorida de cursos d'água começa a ser observável a concentrações acima de 1 mg L -1 . Além disso, resíduos da indústria têxtil podem conter metais pesados em níveis acima dos permitidos pelas leis ambientais 3 .A produção mundial de corantes e pigmentos é estimada entre 750.000 e 800.000 t/ano 2,3 sendo que cerca de 26.500 t/ano são consumidas no Brasil 1 . Desta quantidade, aproximadamente 12% dos corantes orgânicos são perdidos durante as etapas de produção e processamento 1 . Esta perda é relativamente pequena comparada com outros poluentes, como pesticidas, solventes e detergentes 1 ; porém, é importante enfatizar que a aplicação destes materiais geralmente envolve diluição, gerando um grande volume de efluente líquido.A classificação dos corantes pode ser pelo tipo de fibra, tais como corantes para nylon, algodão, poliéster, etc.; pelos métodos de aplicação no substrato, ou seja, pela maneira que eles são fixados à fibra têxtil (corantes diretos, reativos, à cuba, etc.), e de acordo com a sua estrutura química, como por ex.: azo, antraquinona, indigóides, etc.) 4-7 . Cerca de 60% dos corantes utilizados em indústrias têxteis são corantes azos, que se caracterizam pelo grupo -N=N-ligados a sistemas aromáticos 1 , sendo que a função azo inclui os principais tipos de corantes reativos. Os corantes reativos contêm um grupo eletrofílico (reativo) capaz de formar ligação covalente com grupos hidroxila das fibras celulósicas, com grupos amino, hidroxila e tióis das fibras protéicas e também com grupos amino das poliamidas. Devido às grandes quantidades de corantes que não são fixados às fibras e são liberados no processamento têxtil, é importante que seja estudada a degradação destes corantes em condições (de pH, condutividade, etc....

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Section: Oxidação Fotocatalíticaunclassified

Avaliação dos tratamentos eletroquímico e fotoeletroquímico na degradação de corantes têxteis

Catanho¹,

Malpass²,

Motheo³

2006

Quím. Nova

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“…Some molecules studied include phenol, chlorophenol, organo-chlorinated compounds, and other dyes, 5,6 all of which are common pollutants found in industrial effluents. Molecular degradation and kinetics parameters were determined in these studies using UV-Visible (UV-Vis) electronic spectroscopy and mass spectrometry.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Electrochemical and photocatalytic reactions of polycyclic aromatic hydrocarbons investigated by raman spectroscopy

Cordeiro

Cório

2009

J. Braz. Chem. Soc.

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Este trabalho apresenta o estudo do comportamento fotoquímico de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs), potenciais poluentes secundários em reações em aerossóis, através de espectroscopia Raman em comparação com seu comportamento eletroquímico. Os HPAs estudados incluem pireno, antraceno, fenantreno e fluoreno. Esses foram adsorvidos sobre o catalisador TiO 2 e irradiados com radiação ultravioleta (254 nm). A oxidação eletroquímica foi estudada via espectroscopia Raman intensificada pela superfície (SERS) in situ e levou à formação de produtos carbonilados. Intermediários oxidados contendo o grupo C=O foram também observados nos processos de fotodegradação. A comparação entre os intermediários formados nos processos fotoquímicos e eletroquímicos revela produtos idênticos para o antraceno, mas não para o pireno. Esse resultado advém da diferença de mecanismo para esses dois processos. A degradação fotocatalítica sobre TiO 2 é iniciada por radicais hidroxila, enquanto a oxidação eletroquímica é iniciada por transferência eletrônica direta com o HPA adsorvido no eletrodo, gerando cátions radicais do HPA que desencadeiam as reações subseqüentes. This paper presents the study of photochemical behavior of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), potential pollutants in secondary reactions in aerosols, through Raman spectroscopy compared with its electrochemical behavior. The PAHs studied include pyrene, anthracene, phenanthrene and fluorene. These were adsorbed onto TiO 2 and irradiated with ultraviolet light (254 nm). Their electrochemical oxidation was studied by in situ Surface-enhanced Raman Scattering (SERS) and led to the formation of carbonyl-containing products. Oxidized intermediates bearing the C=O group were also formed during photodegradation. The joint analysis of the photodegradation data with those produced by electrochemical means -using spectroscopic techniques for the identification and characterization of the products -revealed the formation of identical products for anthracene, but not for pyrene. A reasonable explanation for this difference in results is that photochemical and electrochemical oxidation reactions proceed via different mechanisms. While photocatalytic degradation over TiO 2 is initiated by hydroxyl radicals, electrochemical oxidation is initiated by the direct electron transfer from adsorbed PAH to the electrode, generating PAH cation radicals that undergo subsequent reactions.Keywords: advanced oxidative processes, photocatalysis, TiO 2 , spectroelectrochemistry, SERS IntroductionExcessive concentrations of particulate matter in the atmosphere are cause for significant concern in many metropolitan areas around the world. This particulate matter exhibits dynamic behavior owing to potential chemical and photochemical reactions, changing its composition according to time and environment. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), a class of chemicals present in particulate matter, are of special interest due to their mutagenic and carcinogenic properties. 1,2 PAHs are character...

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“…The photo-reaction depends mainly on the number of photons adsorbed (Konstantinou and Albanis, 2004) and the high light intensity can supply sufficient protons to make better use of the photocatalytic ability of TiO 2 . However, due to the large amounts of organic matter (OM) in soils, many of the TiO 2 particles would be embedded by OM (Yang et al, 2009) or the generated OH• can also be consumed by OM (Bachman and Patterson, 1999), resulting in an increase in the dosage of TiO 2 having little effect on the removal efficiency of DPAA.…”

Section: Optimization Of the Photocatalytic Degradation Methods For Dpmentioning

confidence: 99%

Diphenylarsinic acid contaminated soil remediation by titanium dioxide (P25) photocatalysis: Degradation pathway, optimization of operating parameters and effects of soil properties

Wang

Teng

et al. 2016

Science of The Total Environment

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Diphenylarsinic acid (DPAA) is formed during the leakage of arsenic chemical weapons in sites and poses a high risk to biota. However, remediation methods for DPAA contaminated soils are rare. Here, the photocatalytic oxidation (PCO) process by nano-sized titanium dioxide (TiO 2 ) was applied to degrade DPAA in soil. The degradation pathway was firstly studied, and arsenate was identified as the final product. Then, an orthogonal array experimental design of L 9 (3) 4 , only 9 experiments were needed, instead of 81 experiments in a conventional one-factor-at-a-time, was used to optimize the operational parameters soil:water ratio, TiO 2 dosage, irradiation time and light intensity to increase DPAA removal efficiency. Soil:water ratio was found to have a more significant effect on DPAA removal efficiency than other properties. The optimum conditions to treat 4 g soil with a DPAA concentration of 20 mg kg −1 were found to be a 1:10 soil: water ratio, 40 mW cm −2 light intensity, 5% TiO 2 in soil, and a 3-hour irradiation time, with a removal efficiency of up to 82.7%. Furthermore, this method (except for a change in irradiation time from 3 to 1.5 h) was validated in nine different soils and the removal efficiencies ranged from 57.0 to 78.6%. Removal efficiencies were found to be negatively correlated with soil Contents lists available at ScienceDirectScience of the Total Environment j o u r n a l h o m e p a g e : w w w . e l s e v i e r . c o m / l o c a t e / s c i t o t e n v electrical conductivity, organic matter content, pH and total phosphorus content. Finally, coupled with electron spin resonance (ESR) measurement, these soil properties affected the generation of OH• by TiO 2 in soil slurry. This study suggests that TiO 2 photocatalytic oxidation is a promising treatment for removing DPAA from soil.

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TiO2-assisted photocatalytic degradation of azo dyes in aqueous solution: kinetic and mechanistic investigations

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Avaliação dos tratamentos eletroquímico e fotoeletroquímico na degradação de corantes têxteis

Avaliação dos tratamentos eletroquímico e fotoeletroquímico na degradação de corantes têxteis

Electrochemical and photocatalytic reactions of polycyclic aromatic hydrocarbons investigated by raman spectroscopy

Diphenylarsinic acid contaminated soil remediation by titanium dioxide (P25) photocatalysis: Degradation pathway, optimization of operating parameters and effects of soil properties

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