Published May 1, 2021 | Version v1
Publication Open

Electrochemical oxidation of 2-chloroaniline in single and divided electrochemical flow cells using boron doped diamond anodes

Creators

  • 1. Qatar University
  • 2. University of Sfax
  • 3. Universidade Federal do Rio Grande do Norte

Description

Electrochemical oxidation (EO) using boron-doped diamond (BDD) electrodes attracted increasing interests due to its high efficiency in mineralizing chlorinated organic pollutants in water. However, it produces hazardous disinfection by-products (DBPs) including chloramines, chlorate and perchlorate ions and discharges acidic streams. In this work, an attempt to neutralize the acidic effluent and reduce the production of DBPs was developed. To do that, the EO of 2-chloroaniline (2-CA) in single and divided electrochemical flow cells using BDD anode and stainless steel cathode was investigated. The results showed that complete degradation of 2-CA and high mineralization yields were achieved using single and divided compartment cells. The separation of anolyte and catholyte by anion exchange membrane (AEM) in divided electrochemical configuration enhanced the efficiency of the electrochemical treatment and reduced the energy consumption; while, higher concentrations of free chlorine, nitrate, chlorate, and perchlorate ions were generated in the anolyte. A post-treatment of the treated solution in the cathodic compartment at low current density was effective in reducing the amount of free chlorine and chlorate ions, transferring chloride and nitrate ions to the anodic compartment by electro-dialysis, and neutralizing the anolyte and catholyte. Divided electrochemical cell configuration has the potential to achieve more efficient treatment of 2-CA for the recovery of valuable by-products (which can be considered as a powerful synthetic tool, from an environmental point of view; to produce high-added value products).

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

جذبت الأكسدة الكهروكيميائية (EO) باستخدام أقطاب الماس المشابة بالبورون (BDD) اهتمامًا متزايدًا بسبب كفاءتها العالية في تمعدن الملوثات العضوية المكلورة في الماء. ومع ذلك، فإنه ينتج منتجات تطهير ثانوية خطرة (DBPs) بما في ذلك الكلورامين والكلورات وأيونات البيركلورات ويصرف التيارات الحمضية. في هذا العمل، تم تطوير محاولة لتحييد النفايات السائلة الحمضية وتقليل إنتاج DBPs. للقيام بذلك، تم فحص EO من 2 - chloroaniline (2 - CA) في خلايا التدفق الكهروكيميائية المفردة والمقسمة باستخدام أنود BDD وكاثود الفولاذ المقاوم للصدأ. أظهرت النتائج أن التحلل الكامل لـ 2 - CA وعائدات التمعدن العالية قد تحققت باستخدام خلايا حجرة مفردة ومنقسمة. أدى فصل الأنوليت والكاثوليت بواسطة غشاء التبادل الأنيوني (AEM) في التكوين الكهروكيميائي المقسم إلى تعزيز كفاءة المعالجة الكهروكيميائية وتقليل استهلاك الطاقة ؛ بينما تم توليد تركيزات أعلى من أيونات الكلور والنترات والكلورات والبيركلورات الحرة في الأنوليت. كانت المعالجة اللاحقة للمحلول المعالج في الحجرة الكاثودية بكثافة تيار منخفضة فعالة في تقليل كمية أيونات الكلور والكلورات الحرة، ونقل أيونات الكلوريد والنترات إلى الحجرة الأنودية عن طريق الغسيل الكلوي الكهربائي، وتحييد الأنوليت والكاثوليت. يتمتع تكوين الخلية الكهروكيميائية المنقسمة بالقدرة على تحقيق معالجة أكثر كفاءة لـ 2 - CA لاستعادة المنتجات الثانوية القيمة (والتي يمكن اعتبارها أداة اصطناعية قوية، من وجهة نظر بيئية ؛ لإنتاج منتجات ذات قيمة مضافة عالية).

Translated Description (French)

L'oxydation électrochimique (OE) utilisant des électrodes en diamant dopé au bore (BDD) a suscité un intérêt croissant en raison de sa grande efficacité dans la minéralisation des polluants organiques chlorés dans l'eau. Cependant, il produit des sous-produits de désinfection dangereux (SPD), notamment des chloramines, des ions chlorate et perchlorate, et rejette des flux acides. Dans ce travail, une tentative de neutralisation de l'effluent acide et de réduction de la production de SPD a été développée. Pour ce faire, l'OE de la 2-chloroaniline (2-CA) dans des cellules d'écoulement électrochimiques simples et divisées utilisant une anode BDD et une cathode en acier inoxydable a été étudiée. Les résultats ont montré que la dégradation complète du 2-CA et des rendements de minéralisation élevés ont été obtenus en utilisant des cellules à compartiment unique et divisé. La séparation de l'anolyte et du catholyte par membrane échangeuse d'anions (AEM) dans une configuration électrochimique divisée a amélioré l'efficacité du traitement électrochimique et réduit la consommation d'énergie ; tandis que des concentrations plus élevées d'ions chlore libre, nitrate, chlorate et perchlorate ont été générées dans l'anolyte. Un post-traitement de la solution traitée dans le compartiment cathodique à faible densité de courant a été efficace pour réduire la quantité d'ions chlore et chlorate libres, transférer les ions chlorure et nitrate dans le compartiment anodique par électrodialyse et neutraliser l'anolyte et le catholyte. La configuration de la cellule électrochimique divisée a le potentiel d'obtenir un traitement plus efficace du 2-CA pour la récupération de sous-produits précieux (qui peut être considéré comme un outil synthétique puissant, d'un point de vue environnemental ; pour produire des produits à haute valeur ajoutée).

Translated Description (Spanish)

La oxidación electroquímica (EO) utilizando electrodos de diamante dopado con boro (BDD) atrajo un interés creciente debido a su alta eficiencia en la mineralización de contaminantes orgánicos clorados en el agua. Sin embargo, produce subproductos de desinfección peligrosos (DBP) que incluyen cloraminas, iones clorato y perclorato y descarga corrientes ácidas. En este trabajo, se desarrolló un intento de neutralizar el efluente ácido y reducir la producción de DBPs. Para ello, se investigó el OE de 2-cloroanilina (2-CA) en celdas de flujo electroquímico individuales y divididas utilizando ánodo BDD y cátodo de acero inoxidable. Los resultados mostraron que la degradación completa de 2-CA y los altos rendimientos de mineralización se lograron utilizando celdas de compartimento único y dividido. La separación de anolito y catolito por membrana de intercambio aniónico (AEM) en configuración electroquímica dividida mejoró la eficiencia del tratamiento electroquímico y redujo el consumo de energía; mientras que se generaron mayores concentraciones de iones de cloro, nitrato, clorato y perclorato libres en el anolito. Un postratamiento de la solución tratada en el compartimiento catódico a baja densidad de corriente fue eficaz para reducir la cantidad de iones cloro y clorato libres, transferir iones cloruro y nitrato al compartimiento anódico mediante electrodiálisis y neutralizar el anolito y el catolito. La configuración de celdas electroquímicas divididas tiene el potencial de lograr un tratamiento más eficiente de 2-CA para la recuperación de subproductos valiosos (que puede considerarse como una poderosa herramienta sintética, desde un punto de vista ambiental; para producir productos de alto valor agregado).

Files

1-s2.0-S1383586621001015-main.pdf.pdf

Files (2.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7de6b54283276818a66459b4d210ceec
2.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الأكسدة الكهروكيميائية لـ 2 -كلورو أنيلين في خلايا التدفق الكهروكيميائية المفردة والمقسمة باستخدام الأنودات الماسية المشابة بالبورون
Translated title (French)
Oxydation électrochimique de la 2-chloroaniline dans des cellules d'écoulement électrochimiques simples et divisées à l'aide d'anodes en diamant dopées au bore
Translated title (Spanish)
Oxidación electroquímica de 2-cloroanilina en celdas de flujo electroquímico individuales y divididas utilizando ánodos de diamante dopados con boro

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3127783805
DOI
10.1016/j.seppur.2021.118399

Is supplement to
https://openalex.org/W4390605766 (Other)
https://openalex.org/W4281480530 (Other)
https://openalex.org/W3201002605 (Other)
https://openalex.org/W2393004173 (Other)
https://openalex.org/W2072015446 (Other)
https://openalex.org/W2011792305 (Other)
https://openalex.org/W1994224161 (Other)
https://openalex.org/W1972455700 (Other)
https://openalex.org/W1966209848 (Other)
https://openalex.org/W1786025606 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Tunisia

References

  • https://openalex.org/W1890793276
  • https://openalex.org/W1895286762
  • https://openalex.org/W1964020402
  • https://openalex.org/W1967780341
  • https://openalex.org/W1972189104
  • https://openalex.org/W1982177670
  • https://openalex.org/W1992246494
  • https://openalex.org/W1993651155
  • https://openalex.org/W2000326700
  • https://openalex.org/W2001700734
  • https://openalex.org/W2006876711
  • https://openalex.org/W2013943167
  • https://openalex.org/W2014643939
  • https://openalex.org/W2016739152
  • https://openalex.org/W2027909693
  • https://openalex.org/W2032850509
  • https://openalex.org/W2034833162
  • https://openalex.org/W2037991945
  • https://openalex.org/W2038255331
  • https://openalex.org/W2038794065
  • https://openalex.org/W2038805521
  • https://openalex.org/W2043646041
  • https://openalex.org/W2048306892
  • https://openalex.org/W2051896257
  • https://openalex.org/W2054571954
  • https://openalex.org/W2055353980
  • https://openalex.org/W2060841181
  • https://openalex.org/W2062334822
  • https://openalex.org/W2065564821
  • https://openalex.org/W2065948739
  • https://openalex.org/W2067667752
  • https://openalex.org/W2069429249
  • https://openalex.org/W2077582167
  • https://openalex.org/W2079174308
  • https://openalex.org/W2080824589
  • https://openalex.org/W2083776690
  • https://openalex.org/W2094644189
  • https://openalex.org/W2094671607
  • https://openalex.org/W2095393606
  • https://openalex.org/W2106171999
  • https://openalex.org/W2107211135
  • https://openalex.org/W2118336613
  • https://openalex.org/W2132266602
  • https://openalex.org/W2133744081
  • https://openalex.org/W2138468116
  • https://openalex.org/W2147602493
  • https://openalex.org/W2156040892
  • https://openalex.org/W2160659516
  • https://openalex.org/W2161053097
  • https://openalex.org/W2161738923
  • https://openalex.org/W2178239167
  • https://openalex.org/W2198330892
  • https://openalex.org/W2257035883
  • https://openalex.org/W2259679187
  • https://openalex.org/W2301791738
  • https://openalex.org/W2326578410
  • https://openalex.org/W2508930034
  • https://openalex.org/W2525940004
  • https://openalex.org/W2566745592
  • https://openalex.org/W2587336916
  • https://openalex.org/W2602624790
  • https://openalex.org/W2605358112
  • https://openalex.org/W2770145820
  • https://openalex.org/W2792456652
  • https://openalex.org/W2900484078
  • https://openalex.org/W2900908783
  • https://openalex.org/W2901212902
  • https://openalex.org/W2909892968
  • https://openalex.org/W2929145324
  • https://openalex.org/W2978501788
  • https://openalex.org/W3005337042
  • https://openalex.org/W3007096974
  • https://openalex.org/W3010572202
  • https://openalex.org/W3014458825
  • https://openalex.org/W3024331007
  • https://openalex.org/W3046276626
  • https://openalex.org/W4231639414
  • https://openalex.org/W48364762