Efficiency of the H2O2 consumption by the Mineralization of Hydrochlorothiazide via Photo-Fenton UVA: A Time Dependent Analysis
Creators
- 1. Universidade Politecnica
- 2. Universidade de São Paulo
- 3. Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Description
Abstract In the photo-chemical conversion of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) into radical ⦁OH, the impact of radiation dose (the quantum yield) on the oxidation kinetics has been properly reported, whereas the H 2 O 2 dose is mostly treated as an attempt-and-error variable. This present work formally analyses the oxidant dose in terms of the efficiency of ⦁OH consumption by the micropollutant mineralization, which ultimately enables a generalist strategy for more cost-effective dosimetry of the oxidant. The experimental time-dependent measure of two reagents (pollutant and oxidant) and one product (CO 2 ) enables assessment to the micro-kinetics from the perspective of the chemical dynamic. The analysis was demonstrated for photo-Fenton (FP) oxidation of hydrochlorothiazide (HCT) using a tubular photo-reactor and UVA radiation. The average value of ~ 38% was on top of the best efficiencies in association with some of the fastest rates of mineralization. Such efficiencies are demonstrated to depend on the stochiometric concentration of the oxidant. Here, the variable stoichiometric H 2 O 2 excess for mineralization is proposed as a universal metric to quantify the (under-) over-dose of H 2 O 2 . Overall, H 2 O 2 excess between 2 and 5 leads to H 2 O 2 consumption efficiencies above 30% together with a fast rate of CO 2 formation (mineralization), whereas any value below 1 invariably leads to a sluggish oxidation rate, leading even to the full depletion of the oxidant. Aside from proposing a selection criterion for the most cost-effective H 2 O 2 -dose and providing some examples, this work carefully analyzes the commitment of the H 2 O 2 excess with respect to the energy costs (EEO).
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
الخلاصة في التحويل الكيميائي الضوئي لبيروكسيد الهيدروجين (H 2 O 2 ) إلى OH جذري، تم الإبلاغ بشكل صحيح عن تأثير جرعة الإشعاع (العائد الكمي) على حركية الأكسدة، في حين يتم التعامل مع جرعة H 2 O 2 في الغالب على أنها متغير المحاولة والخطأ. يحلل هذا العمل الحالي رسميًا الجرعة المؤكسدة من حيث كفاءة استهلاك الهيدروكسيد من خلال تمعدن الملوثات الدقيقة، مما يمكّن في النهاية من وضع استراتيجية عامة لقياس الجرعات المؤكسدة بشكل أكثر فعالية من حيث التكلفة. يتيح القياس التجريبي المعتمد على الوقت لكاشفين (ملوث ومؤكسد) ومنتج واحد (ثاني أكسيد الكربون 2 ) تقييم الحركية الدقيقة من منظور الديناميكية الكيميائية. تم توضيح التحليل لأكسدة الفنتون الضوئي للهيدروكلوروثيازيد باستخدام مفاعل ضوئي أنبوبي وإشعاع UVA. كان متوسط القيمة ~ 38 ٪ على رأس أفضل الكفاءات بالتزامن مع بعض أسرع معدلات التمعدن. وقد ثبت أن هذه الكفاءات تعتمد على التركيز الاستوكيمتري للمؤكسد. هنا، يُقترح فائض الكيمياء المتكافئة المتغير H 2 O 2 للتمعدن كمقياس عالمي لتحديد الجرعة الزائدة (تحت) من H 2 O 2 . بشكل عام، تؤدي زيادة H 2 O 2 بين 2 و 5 إلى كفاءات استهلاك H 2 O 2 أعلى من 30 ٪ مع معدل سريع لتكوين ثاني أكسيد الكربون (التمعدن)، في حين أن أي قيمة أقل من 1 تؤدي دائمًا إلى معدل أكسدة بطيء، مما يؤدي حتى إلى الاستنفاد الكامل للأكسدة. بصرف النظر عن اقتراح معيار اختيار لجرعة H 2 O 2 الأكثر فعالية من حيث التكلفة وتقديم بعض الأمثلة، يحلل هذا العمل بعناية التزام فائض H 2 O 2 فيما يتعلق بتكاليف الطاقة (EEO).Translated Description (French)
Résumé Dans la conversion photochimique du peroxyde d'hydrogène (H 2 O 2 ) en radical ⦁OH, l'impact de la dose de rayonnement (le rendement quantique) sur la cinétique d'oxydation a été correctement rapporté, alors que la dose de H 2 O 2 est principalement traitée comme une variable de tentative et d'erreur. Ce présent travail analyse formellement la dose d'oxydant en termes d'efficacité de la consommation d'OH par la minéralisation micropolluante, ce qui permet finalement une stratégie généraliste pour une dosimétrie plus rentable de l'oxydant. La mesure expérimentale en fonction du temps de deux réactifs (polluant et oxydant) et d'un produit (CO 2 ) permet d'évaluer la micro-cinétique du point de vue de la dynamique chimique. L'analyse a été démontrée pour l'oxydation photo-Fenton (FP) de l'hydrochlorothiazide (HCT) à l'aide d'un photoréacteur tubulaire et d'un rayonnement UVA. La valeur moyenne d'environ 38 % s'ajoutait aux meilleures efficacités en association avec certains des taux de minéralisation les plus rapides. Il a été démontré que ces efficacités dépendent de la concentration stochiométrique de l'oxydant. Ici, l'excès stœchiométrique variable d'H 2 O 2 pour la minéralisation est proposé comme mesure universelle pour quantifier la (sous-) surdose d'H 2 O 2 . Dans l'ensemble, un excès de H 2 O 2 entre 2 et 5 conduit à des rendements de consommation de H 2 O 2 supérieurs à 30 % ainsi qu'à un taux rapide de formation de CO 2 (minéralisation), alors que toute valeur inférieure à 1 conduit invariablement à un taux d'oxydation lent, conduisant même à l'épuisement complet de l'oxydant. En plus de proposer un critère de sélection pour la dose d'H 2 O 2 la plus rentable et de fournir quelques exemples, ce travail analyse soigneusement l'engagement de l'excès d'H 2 O 2 par rapport aux coûts énergétiques (EEO).Translated Description (Spanish)
Resumen En la conversión fotoquímica de peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ) en radical ⦁OH, se ha informado adecuadamente el impacto de la dosis de radiación (el rendimiento cuántico) en la cinética de oxidación, mientras que la dosis de H 2 O 2 se trata principalmente como una variable de intento y error. Este presente trabajo analiza formalmente la dosis de oxidante en términos de la eficiencia del consumo de OH por la mineralización de microcontaminantes, lo que en última instancia permite una estrategia generalista para una dosimetría más rentable del oxidante. La medida experimental dependiente del tiempo de dos reactivos (contaminante y oxidante) y un producto (CO 2 ) permite evaluar la microcinética desde la perspectiva de la dinámica química. El análisis se demostró para la oxidación foto-Fenton (FP) de hidroclorotiazida (HCT) utilizando un fotorreactor tubular y radiación uva. El valor promedio de ~ 38% estaba por encima de las mejores eficiencias en asociación con algunas de las tasas más rápidas de mineralización. Se demuestra que tales eficiencias dependen de la concentración estequiométrica del oxidante. Aquí, el exceso estequiométrico variable de H 2 O 2 para la mineralización se propone como una métrica universal para cuantificar la (sub) sobredosis de H 2 O 2 . En general, el exceso de H 2 O 2 entre 2 y 5 conduce a eficiencias de consumo de H 2 O 2 superiores al 30% junto con una tasa rápida de formación de CO 2 (mineralización), mientras que cualquier valor inferior a 1 conduce invariablemente a una tasa de oxidación lenta, lo que lleva incluso al agotamiento completo del oxidante. Además de proponer un criterio de selección para la dosis de H 2 O 2 más rentable y proporcionar algunos ejemplos, este trabajo analiza cuidadosamente el compromiso del exceso de H 2 O 2 con respecto a los costos de energía (EEO).Files
latest.pdf.pdf
Files
(1.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:4628406dca1ac55b2aed9a10a3bdc351
|
1.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- كفاءة استهلاك H2O2 عن طريق تمعدن الهيدروكلوروثيازيد عبر فنتون الأشعة فوق البنفسجية: تحليل يعتمد على الوقت
- Translated title (French)
- Efficacité de la consommation de H2O2 par la minéralisation de l'Hydrochlorothiazide via Photo-Fenton UVA : A Time Dependent Analysis
- Translated title (Spanish)
- Eficiencia del consumo de H2O2 por la Mineralización de Hidroclorotiazida vía Photo-Fenton uva: A Time Dependent Analysis
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4224301970
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-1367159/v1