The electrochemical removal of a synthetic solution containing 120 mgL⁻¹ of alizarin red has been studied by electro-Fenton process using a gas-diffusion cathode to produce in situ hydrogen peroxide by oxygen reduction. The effect of operating conditions such as Fe²⁺ concentration, applied current, solution pH and temperature on the efficacy of the process was investigated. It is shown that alizarin red and its products may be effectively degraded by the OH ^. radicals produced by the reaction between the Fe²⁺ ions and the electrogenerated H₂O₂. After 4 h of electrolysis COD removal was only 45% when no ferrous ions were added to the solutions, while the presence of ferrous ion greatly improved COD removal up to more than 90%. In particular 1.0 mM was the optimal concentration of ferrous ions and the single step or the stepwise addition of Fe²⁺ ions enables the same COD removal. The oxidation rate increased with increasing of current density and temperature and with decreasing of pH. The UV–vis analysis indicated that the discoloration of the solution occurs simultaneous with the destruction of aromatic rings and alizarin red is oxidised firstly to colourless intermediates (mainly phthalic acid, small carbonyl species) and then to carbon dioxide

چکیده

حذف الکتروشیمیایی یک محلول مصنوعی که حاوی 120 میلی ­گرم بر لیتر قرمز آلیزارین است، به کمک فرایند الکتروفنتون و با استفاده از کاتد نفوذ گاز برای تولید درجای پراکسید هیدروژن به کمک واکنش کاهش اکسیژن مورد مطالعه قرار گرفت. اثر شرایط عملیاتی مانند غلظت Fe²⁺، جریان اعمالی، pH محلول و دما بر روی کارایی فرایند بررسی شد. مشخص شد که رادیکال­ های ^.OH تولید شده در واکنش بین یون­ های Fe²⁺ و H₂O₂ الکتروشیمیایی می­ توانند به طور موثر قرمز آلیزارین و محصولات آن را تخریب کنند. زمانی که هیچ یون آهنی به محلول­ ها اضافه نشد، بعد از 4 ساعت الکترولیز، تنها 45% حذف COD حاصل شد در حالیکه حضور یون آهن، حذف COD را بسیار بهبود می­ بخشد و به بیش از 90% می رساند. غلظت بهینه یون های آهن، 1.0 میلی­ مولار بود و افزودن گام به گام یا یکباره یون­ های Fe²⁺ سبب حذف COD یکسان شد. نرخ اکسایش با افزایش چگالی جریان و دما و کاهش pH افزایش یافت. آنالیز UV-vis نشان داد که رنگزدایی از محلول، همزمان با تخریب حلقه­ های آروماتیک صورت می­ گیرد و قرمز آلیزارین ابتدا به واسطه­ های بی رنگ (اساساً اسید فتالیک، گونه­ های کربونیل کوچک) و سپس به دی­ اکسید کربن تبدیل می­ شود. 

1-مقدمه

در دهه­ های اخیر، رشد سریع آگاهی عمومی درباره مسائل زیست­ محیطی، سبب شده است که بسیاری از دولت­ ها قوانینی تصویب کنند که انتشار آلاینده ­ها را تعریف و محدود کند و در نتیجه در تحقیقات مربوط به تصفیه فاضلاب­ های صنعتی تحقیقات قابل توجهی انجام شد و امروزه، فناوری­ های جدید بسیاری در این زمینه موجود هستند که از فرایندهای زیستی، فیزیکی و شیمیایی بهره می­ گیرند...