The effect of support electrolytes to the removal of Reactive Orange 16 (RO16) dyestuff by Ti/IrO2 mixed metalloxide electrodes with electrochemical oxidation method

Abstract

With the ever-increasing demand to textile products, the textile industries and the textile industry wastewater increases rapidly, making it one of the most important industrial source wastewater in the world. The biggest problem encountered in textile industry wastewater is that wastewater contains high amounts of dyestuff. The paints mixed with waste water without sticking to the fiber during the dyeing process create color when they are applied to the receiving environment without being purified, disrupt the aesthetic appearance and negatively affect the photosynthesis by reducing the light transmittance of the water. Therefore, the treatment of these wastewater has become even more important. In this study, the effect of support electrolytes was investigated the to the color removal of Reactive Orange 16 (RO16) dyestuffs by Ti/IrO2 mixed metalloxide coated electrodes with electrochemical oxidation method. Na2SO4, NaNO3 and NaCl as support electrolytes were evaluated amount and contents. After determining the parameters such as current density, flow rate, pH and initial pollution concentrations, the most suitable electrolyte type was determined by evaluating the presence of the supporting electrolytes in the environment. In the presence of 50 A/m2 current density, 155.84 mL/min flow rate, pH11 and 0.01 M Na2SO4 electrolyte in the electrochemical oxidation of the model working solution with the initial pollution concentration of 30 mg/L after a 90 minute treatment period, 65% color removal efficiency and 1,7454 kwh/m3 energy consumption was obtained. In the presence of 50 A/m2 current density, 155.84 mL/min flow rate, pH0 and 0.01 M NaNO3 electrolyte in the electrochemical oxidation of the model working solution with the initial pollution concentration of 30 mg/L after a 90 minute treatment period, 51% color removal efficiency and 2,0534 kwh/m3 energy consumption was obtained. In the presence of 50 A/m2 current density, 155.84 mL/min flow rate, pH0 and 0.05 M NaCl electrolyte in the electrochemical oxidation of the model working solution with the initial pollution concentration of 30 mg/L after a 20 minute treatment period, ~100% color removal efficiency and 0,6557 kwh/m3 energy consumption was obtained.

Keywords

• Electrochemical oxidation
• dyestuff
• support electrolyte
• Ti/IrO2 electrode

Reaktif Orange 16 (RO16) boyarmaddesinin Ti/IrO2 karışık metaloksit elektrot kullanılarak giderimine destek elektrolit türünün etkisi

Abstract

Tekstil ürünlerine olan talebin her geçen gün artması ile tekstil endüstrileri ve buna paralel olarak tekstil endüstrisi atıksuları hızla artarak dünyadaki en önemli endüstriyel kaynaklı atıksulardan birini oluşturmaktadır. Tekstil endüstrisi atıksularında karşılaşılan en büyük problem atıksuların yüksek miktarlarda boyar madde içermesidir. Boyama sürecinde elyafa yapışmadan atık suya karışan boyalar arıtılmadan alıcı ortama verildiklerinde renk oluşturmakta, estetik görünümü bozmakta ve suyun ışık geçirgenliğini azaltarak fotosentezi olumsuz yönde etkilemektedir. Bu nedenle bu atıksuların arıtılmaları daha da önemli hale gelmiştir. Bu çalışmada Ti/IrO2 karışık metaloksit elektrotlarla Reaktif Orange 16 (RO16) boyarmaddesinin elektrokimyasal oksidasyon yöntemi ile renk giderimine destek elektrolit tür ve derişiminin katkısı araştırılmıştır. Destek elektrolit olarak Na2SO4, NaNO3 ve NaCl kullanılmıştır. Akım yoğunluğu, akış hızı, pH, başlangıç kirlilik derişimleri gibi parametreler belirlendikten sonra destek elektrolitlerin ortamdaki varlığı değerlendirilerek en uygun elektrolit türüne karar verilmiştir. Başlangıç kirlilik derişiminin 30 mg/L olduğu model çalışma çözeltisinin Na2SO4 elektroliti ile elektrokimyasal oksidasyonunda 50 A/m2 akım yoğunluğu, 155,84 mL/dk akış hızı, pH11 ve 0,01 M elektrolit varlığında 90 dk’lık bir arıtım süresi sonunda %65 renk giderim verimi ve 1,7454 kwh/m3 enerji tüketimi elde edilmiştir. Başlangıç kirlilik derişiminin 30 mg/L olduğu model çalışma çözeltisinin NaNO3 elektroliti ile elektrokimyasal oksidasyonunda 50 A/m2 akım yoğunluğu, 155,84 mL/dk akış hızı, pH0(5,94) ve 0,01 M elektrolit varlığında 90 dk’lık bir arıtım süresi sonunda %51 renk giderim verimi ve 2,0534 kwh/m3 enerji tüketimi elde edilmiştir. Başlangıç kirlilik derişiminin 30 mg/L olduğu model çalışma çözeltisinin NaCl elektroliti ile elektrokimyasal oksidasyonunda 50 A/m2 akım yoğunluğu, 155,84 mL/dk akış hızı, pH0(5,71) ve 0,05 M elektrolit varlığında 20 dk’lık bir arıtım süresi sonunda ~%100 renk giderim verimi ve 0,6557 kwh/m3 enerji tüketimi elde edilmiştir.

Keywords

• Elektrokimyasal oksidasyon
• boyarmadde
• destek elektrolit
• Ti/IrO2 elektrot

References

1. Bechtold T, Turcanu A, Schrott W. 2006. Electrochemical decolourisation of dispersed indigo on boron-doped diamond anodes. Diam Relat Mater. 15:1513-1519.
2. De Paiva Barreto JP, Vieria dos Santos E, Medeiros Oliveira M, Ribeiro da Silva D, Fernandes de Souza J, Martinez-Huitle CA. 2014. Electrochemical mediated oxidation of phenol using Ti/IrO2 and Ti/Pt-SnO2-Sb2O5 electrodes. J Electrochem Sci Eng. 4:259-270.
3. Fernandes A, Magrinho M, Lopes A, Goncalves I. 2004. Electrochemical degradation of C.I. acid orange 7. Dyes and pigments. 61:287-296.
4. Li H, Zhu X, Ni J. 2010. Inactivation of Escherichia coli in Na2SO4 electrolyte using boron-doped diamond anode. Electrochim Acta. 56:448-453.
5. Lominchar MA, Santos A, De Miguel E. 2018. Remediation of aged diesel contaminated soil by alkaline activated persulfate. Sci Total Environ. 622-6234:1-48.
6. Murugananthan M, Yoshihara S, Rakuma T, Uehara N, Shirakashi T. 2007. Electrochemical degradation of 17b-estradiol (E2) at boron-doped diamond (Si/BDD) thin film electrode. Electrochim Acta. 52:3242–3249.
7. Özdemir K. 2005. Meyve suyu fabrikası atıksularının elektrokimyasal olarak arıtılması. Yüksek Lisans Tezi. Ankara: Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
8. Pandey A, Singh P, Iyengar L. 2007. Bacterial decolorization and degradation of azo dyes. Int. Biodeter. Bio Degr. 59:73-84.

9. Ramalho AMZ, Martínez-Huitle CA, Silva DR. 2010. Application of electrochemical technology for removing petroleum hydrocarbons from produced water using a DSA-type anode at different flow rates. Fuel. 89:531-534.
10. Rajaguru P, Vidya L, Baskarasethupathi B, Kumar PA, Palanivel M, Kalaiselvi K. 2002. Genotoxicity evaluation of polluted groundwater in human peripheral bloodly mphocytes using the come tassay. Mutation Research. 517:29–37.
11. Rajeshwar K, Zhou M, Myung N, Chen X. 1995. Electrochemical deposition and stripping of copper, nickel and copper nickel alloy thin films at a polycrystalline gold surface: a combined voltammetry coulometry electrochemical quartz crystal micro gravimetry study. Journ of Electroanaly Chem. 398(1-2):5-12.
12. Rajkumar D, Kim JG, Palanivelu K. 2005. Indirect electrochemical oxidation of phenol in the presence of chloride for wastewater treatment. Chem Eng Technol. 28:98-105.
13. Uğurlu M. 2004. The Removal of some inorganic compounds from paper mill effluents by the electrocoagulation method. G.U. Journ of Scien. 17(3):85-99.
14. Weisburger JH. 2002. Comments on the history and importance of aromatic and heterocyclic amines in public health. Mutation Res. 506-507:9-20.
15. http1:www.sigmaaldrich.com/meetings/past/200/abstracts/symposia/fl/0841.pdf . Erişim tarihi 2 Aral. 2019.
16. http2: https://www.epdk.org.tr/. Erişim tarihi 30 Nis. 2020.