Optymalizacja reakcji unieszkodliwiania soli sodowej kwasu p-metylobenzenosulfonowego

• Autorzy: Osiewała L. , Socha A. , Perek A. , Rynkowski J.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2012.6(1)051

Warianty tytułu

PL

Optimization of p-methylbenzenesulfonate degradation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Związki alkilobenzenosulfonowe (ABS) wykorzystywane są w wielu procesach przemysłowych, w szczególności w przemyśle kosmetycznym, farmaceutycznym, garbarskim, galwanizerskim oraz w chemii gospodarczej. Zużycie tych substancji w 2005 roku wyniosło 29 000 Mg w USA, 17 000 w Europie oraz 11 000 w Australii. W efekcie tak szerokiego zastosowania związki te przenikają do środowiska naturalnego, powodując jego zanieczyszczenie. Proces fotoelektrochemicznego unieszkodliwiania zanieczyszczeń zawartych w wodzie w obecności jonów Cl^– ma wiele zalet. Dzięki generowanym rodnikom o wysokim potencjale redukcji OH^• (2.7 V), Cl^• (2.4 V), Cl₂^•– (2.1 V) toksyczne i trudno rozkładalne związki ulegają degradacji, a nawet pełnej mineralizacji. Celem pracy było wyznaczenie optymalnych parametrów procesu fotoelektrochemicznego unieszkodliwiania roztworu soli sodowej kwasu p-metylobenzenosulfonowego. Optymalizacja parametrów procesu została wykonana z zastosowaniem planu całkowitego eksperymentu czynnikowego. Badany był wpływ trzech parametrów: natężenia prądu (I), czasu reakcji (t) oraz stężenia jonów Cl^–. Na podstawie równania otrzymanego dla tych parametrów reakcji obliczony został stopień przemiany substratu, którego miarą była zmiana zawartości ogólnego węgla organicznego (OWO). Jak wynika z wykonanych obliczeń, największy wpływ na stopień mineralizacji ma czas reakcji oraz natężenie prądu, a najmniejszy stężenie jonów Cl^–. Całkowitą mineralizację związku uzyskano dla następujących parametrów: czas reakcji - 180 minut, natężenie prądu - 0,45 A oraz stężenie jonów Cl^– - 20 mmol/dm³.

EN

Alkylbenzenesulfonates (ABS) are used in many industrial processes, especially in cosmetic, pharmaceutical, tanning, electroplating industry and household chemistry. In 2005, consumption of these compounds was 29 000, 17 000 and 11 000 metric Mg in USA, Europe and Australia, respectively. Such wide application results in spread of these compounds in the environment causing its contamination. Photoelectrochemical degradation of pollutants contained in water in the presence of Cl^– ions, has many advantages. In this process, radicals like OH^• (2.7 V), Cl^• (2.4 V) and Cl₂^•– (2.1 V) are generated. They degrade and even completely mineralize toxic and hard biodegradable compounds. The aim of this work was to determine optimal parameters of photoelectrochemical degradation of sodium p-methylbenzenesulfonate. Optimization was carried out with the application of full-factorial experiment design. Three parameters: current intensity (I), reaction time (t) and concentration of Cl^– ions were analyzed. The equation describing an effect of these parameters on the substrate conversion, calculated as a change in total organic carbon (TOC), was determined. Results of the investigations prove that the reaction time and current intensity have the highest effect on the substrate mineralization. Cl^– ions concentration slightly influences the process effectiveness. Total mineralization of the substrate was achieved under the following conditions: process time - 180 min, current intensity - 0.45 A and Cl^– ions concentration - 20 mmol/dm³.

Słowa kluczowe

PL

optymalizacja; całkowity eksperyment czynnikowy; sól sodowa kwasu p-metylobenzenosulfonowego; fotoelektrochemiczne unieszkodliwianie

EN

optimization; full factorial experiment design; sodium p-methylbenzenesulfonate; photoelectrochemical degradation

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 6, No. 1
• Strony: 367--373
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Osiewała L.

• Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej, Politechnika Łódzka, ul. S. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź, tel. [phone]

autor

Socha A.

• Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej, Politechnika Łódzka, ul. S. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź, tel. [phone]

autor

Perek A.

• Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej, Politechnika Łódzka, ul. S. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź, tel. [phone]

autor

Rynkowski J.

• Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej, Politechnika Łódzka, ul. S. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź, tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Adamiak W. Człowiek, Środowisko, Zagrożenie. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Polit Wrocław; 2002.
• [2] Balasubramanin D, Sriniwas V, Gaikar VG, Sharma MM. J Phys Chem. 1989;93:3865-3870.
• [3] Hodgdon KT, Kaler EW. Current Opinion and Interface Sci. 2007;12:121-128, DOI: 10.1016/j.cocis.2007.06.004.
• [4] Szabo-Bardos E, Markovics O, Horvath O, Toro N, Kiss G. Water Res. 2011;45:1617-1628. DOI: 10.1016/j.watres.2010.11.045.
• [5] Mazellier P, Rachel A, Mambo V. J Photochem Photobiol A. 2004;163:389-393. DOI: 10.1016/j.photochem.2004.01.008.
• [6] Hidaka H, Ajisaka K, Horikoshi S, Oyama T, Takeuchi K, Zhao J, Serpone N. J Photochem Photobiol A. 2001;138:185-192. DOI: 10.1016/S1010-6030(00)00389-0.
• [7] Wang-Ping T, Ming-Chun L, Yao-Hui H. J Hazard Mater. 2008;156:421-427. DOI: 10.1016/j.hazmat.2007.12.031.
• [8] Sangchakr B, Hisanaga T, Tanaka K. J Photochem Photobiol A. 1995;85:187-190. DOI: 10.1016/1010-6030(94)03889-3.
• [9] Behar D. J Phys Chem A. 1991;95:4342-4347.
• [10] Bagyo ANM, Andayani W, Suhani ST. Radiat Phys Chemm. 2004;69:317-319. DOI: 10.1016/j.radphyschem.2003.07.002.
• [11] Kimura M, Ogata Y. Bull Chem Soc Jpn. 1983;56:471-473.
• [12] Locher HH, Leisinger T, Cook AM. J Gen Appl Microbiol. 1989;135:1969-1978.
• [13] Ohtaki M, Sato H, Fujii H, Eguchi K. J Mol Cat A Chem. 2000;155:121-129. DOI: 10.1016/S1381-1169(99)00325-8.
• [14] Amano R, Tezuka M. Water Res. 2006;40:1857-1863. DOI: 10.1016/jwatres.2006.02.031.
• [15] Stoffler B, Luft G. Chemosphere. 1999;38:1035-1047. DOI: 10.1016/S0045-6535(98)00357-9.
• [16] Osiewała L, Socha A, Perek A, Rynkowski J. Proceedings. 2011;276-279.
• [17] Yadav P, Kulkarni MS, Shirdhonkar MB, Rao BSM. Current Sci. 2007;92:599-605.
• [18] Korzyński M.: Metodyka eksperymentu: planowanie, realizacja i statystyczne opracowanie wyników eksperymentów technologicznych. Warszawa: WNT; 2006.