Electrochemical oxidation of synthetic organic dyes by ferrate (vi), using commercial steel wool electrodes

• Ramiro Escalera Vásquez ^[1] ; Uli Nicol Hosse Pastor ^[1] ; Pablo Marcelo Pérez García ^[2]
  1. [1] Universidad Privada Boliviana

     Universidad Privada Boliviana

     Bolivia

     
  2. [2] Utrecht University

     Utrecht University

     Países Bajos

     
• Localización: Investigación & Desarrollo (I&D), ISSN 2518-4431, Vol. 18, Nº. 1, 2018, págs. 5-15
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Oxidación electroquímica de tintes sintéticos orgánicos mediante ion ferrato (vi), usando electrodos de lana de acero comercial
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  • español

    Este artículo trata de la oxidación electroquímica in situ de Reactive Black 5 (RB-5), Reactive Blue 19 (RB-19) y Allura Red AC (AR-AC), utilizando lana de acero comercial como electrodos. En las condiciones óptimas (18 V y NaOH 0,33 M), la decoloración de RB-19 (colorante de tipo antraquinona) es mucho más rápida que las de los colorantes azoicos RB-5 y AR-AC. Las velocidades de reacción basadas en un modelo de reacción de primer orden fueron 0,134 min-1 para RB-19, 0,043 min-1 para RB-5 y 0,028 min-1 para AR-AC. Las eficiencias de eliminación de color fueron superiores al 95% en 120 min. Los análisis de los espectros de los tres colorantes en la región visible indican una ruptura completa de los cromóforos tanto azoicos como quinoides. En el caso de RB-19 no se produjeron nuevos picos de absorción en la región UV, lo que muestra una oxidación parcial de grupos aromáticos sin la generación de compuestos intermedios. En el caso de los dos colorantes azoicos RB-5 y AR-AC, puede haber ocurrido la formación / acumulación de compuestos intermedios seguida de su oxidación parcial. Todas estas observaciones indican que el mecanismo predominante para la decoloración fue la oxidación de los tres tintes. Concluimos que la oxidación electroquímica por ferrato (VI), a voltajes bajos y bajas concentraciones de NaOH y utilizando lana de acero comercial como electrodos, es una alternativa eficiente y rentable para la decoloración de colorantes tipo azo y antraquinona. Para estudios futuros, se debe realizar un análisis de DQO para correlacionar la decoloración y la eliminación de la carga orgánica en las soluciones de tinte.

  • English

    This paper deals with the in-situ electrochemical oxidation of Reactive Black 5 (RB-5), Reactive Blue 19 (RB-19) and Allura Red AC (AR-AC), using commercial steel wool as electrodes. At the optimal conditions (18 V and NaOH 0.33M), the decolorization of RB-19 (anthraquinone-type dye) is much more rapid than those of azo dyes RB-5 and AR-AC. The reaction rates based on a first order reaction model were 0.134 min-1for RB-19, 0.043 min-1 for RB-5 and 0.028 min-1 for AR-AC. Color removal efficiencies were higher than 95% achieved in 120 min. The analyses of spectra of the three dyes in the visible region indicate a complete cleavage of both azo and quinoid chromophores. In the case of RB-19 no new absorption peaks occurred in the UV region, showing a partial oxidation of aromatic groups without the generation of intermediates. In case of both azo-type dyes RB-5 and AR-AC, formation/accumulation of intermediates followed by their partial oxidation may have occurred. All these observations indicate that the predominant mechanism for decolorization was the oxidation of the three dyes. We conclude that that the electrochemical oxidation by ferrate (VI), under low voltages and low NaOH concentrations, using commercial steel wool as electrodes is an efficient and cost-effective alternative for the decolorization of azo and anthraquinone type dyes. For future studies a COD analysis should be made in order to correlate the decolorization and the elimination of the organic load in the dye solutions.