OXIDAREA FOTOCATALITICĂ OMOGENĂ ȘI ETEROGENĂ CU TiO2 / H2O2 ȘI Fe2 +/ H2O2 (REAGENTUL FENTON) A SURFACTANTULUI CATIONIC BROMURĂ DE CETILTRIMETILAMONIU

Veronica PORUBIN-SCHIMBĂTOR, Maria GONȚA, Larisa MOCANU

Abstract


Pentru a preveni contaminarea cu surfactanți a apei și a solului, a fost studiat procesul de oxidare a agentului tensioactiv cationic bromură de cetiltrimetilamoniu (CTAB) în sisteme model prin fotodegradărea în sisteme UV/TiO2/H2O2 și UV/Fe2+/H2O2 (foto-Fenton). În ambele procese au fost evaluați parametrii care influențează eficacitatea fotodegradării. Concentrația remanentă a surfactantului cationic a fost determinată prin spectrofotometrie UV/VIS utilizând albastru de metilen și cloroform pentru extragerea complexului format. Din rezultatele cercetărilor s-a constatat că concentrația agen­tului tensioactiv CTAB poate fi scăzută semnificativ prin oxidarea în sistemul UV/TiO2/H2O2, precum și în sistemul UV/Fe2+/H2O2 cu un grad de mineralizare și degradare de aproximativ 50%. În ambele procese s-a observat dependența eficacității fotodegradării agentului tensioactiv de parametrii fizico-chimici: concentrația de TiO2, concentrațiile Fe(II) și H2O2, pH, timp și lungimea de undă. Au fost determinate vitezele de reacție de oxidare fotocatalică omogenă/eterogenă și gradul de mineralizare în funcție de diferiți parametri fizico-chimici. S-a constatat că pH-ul optim pentru oxidarea CTAB cu reagentul foto-Fenton este de 2,5, iar pentru sistemul UV/TiO2 /H2O2 – de 4,0. La fel, s-a constatat că oxidarea în sistemul UV/Fe2+/H2O2 (foto-Fenton) a fost mai eficientă în fotodegradarea agentului tensioactiv  CTAB comparativ cu sistemul UV/TiO2/H2O2.

 

PHOTO-CATALYTIC OXIDATION WITH TiO2 / H2O2 AND Fe2 +/ H2O2 (FENTON REAGENT) OF CATIONIC SURFACTANT CETYLTRIMETHYLAMMONIUM BROMIDE

To prevent surfactant contamination of water and soil, the decrease of CTAB cationic surfactant in model systems has been studied by using photodegradation under UV/TiO2/ H2O2 and UV/Fe2+/H2O2 (photo-Fenton) conditions. In both processes, the factors influencing the effectiveness of photodegradation were evaluated. The residual concentration of the cationic surfactant was determined by UV/VIS spectrophotometry using methylene blue as a colouring agent and extraction. The research results showed that the concentration of the CTAB surfactant could be significantly reduced by using both UV/TiO2/H2O2 processes and UV/Fe2+/H2O2 processes with a degree of mineralization and degradation of about 50%. In both processes the dependence of the photodegradation efficiency of the surfactant on the physico-chemical parameters was observed: TiO2 concentration, Fe(II) and H2O2 concentrations, pH, time and wavelength. The homogeneous/heterogeneous photocatalytic oxidation reaction rates and the degree of mineralization were determined according to different physico-chemical parameters. It was found that the optimal pH for the oxidation of CTAB with photo-Fenton reagent is 2.5, and for the UV/TiO2/H2O2 system – 4.0. It is also confirmed that the UV/Fe2+/H2O2 process (photo-Fenton) was more efficient in the photodegradation of the CTAB surfactant than that of the UV/TiO2/ H2O2 process.


Keywords


advanced oxidation, surfactant, CTAB, Fenton reagent, titanium dioxide, hydrogen peroxide, methylene blue, chloroform.

Full Text:

PDF

References


RACSHIT, A., ANIL, K.C., ABHILASHA, J. et al. Fenton and Photo-Fenton Processes. Advanced Oxidation Processes for Wastewater Treatment, 2018, p.49.

SHARMA, S., KAPOOR, S., CHRISTIAN, R.A. Effect of Fenton process on treatment of simulated textile wastewater: optimization using response surface methodology. International. In: Journal Environmental Science Technologie, Springer, vol.14, 2017, no.8, p.1665-1687.

SALAGER, J-L. Surfactantes Types and Uses. Universidad De Los Andes. Venesuela, 2012, vol.2, p.2-5.

PANIZZA, M., CLEMATIS, D., CERISOLO, G. Electrochemical treatment of poorly biodegradable DPC cationic surfactant. In: Journal of Environmental Chemical Engineering (Italia), 2016, vol.16, p.2692-2697.

CHITRA, S., PARAMASIVAN, K., SHANMUGAMANI, A.G., et al. Advanced Oxidation Processes for the Treatment of Surfactant Wastes. In: Journal of Chemical Engineering and Chemistry Research (India), 2014, vol.1, no.3, p.163-173.

SCOTT, M.J., JONES, M.N. The biodegradation of surfactants in the environment. In: BBA-Biomembranes, 2000, 1508, p.235-251.

IVANKOVIC, T., HRENOVIC, J. Surfactants in the environment. In: Arh. Hig. Rada. Toksikol., 2010, no.61, p.95-110.

JURADO, E., FERNAÁNDEZ-SERRANO, M., NUNEZ-OLEA, J., LUZON, G., LECHUGA, M. Simplifiedspectro¬-photometric method using methylene blue for determining anionic surfactants. Applications to the study of primary biodegradation in aerobicscreening tests. In: Chemosphere, 2006, no.65, p.278-285.

TABRIZI, G.B. and MEHRVAR, M. Pilot-Plant Study for The Photochemical Treatment of Aqueous Linear Alkylbenzena sulfonate. In: Sep. Purif. Technol., 2006, no.49, p.115-121.

NITOI, I., COSMA, C., BALLO, A. Considerații privind aplicarea procedeelor de oxidare avansată în degradarea compușilor toxici de tip pesticide organofosforice din ape reziduale. Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Ecologie Industrială. În: Revista de Chimie (București), 2001, vol.52, nr.5, 2001, p.235-239.

HERRMANN, J.-M. Photocatalysis fundamentals revisited to avoid several misconceptions. Appl. Catal. In: Environ,, 2010, vol.99, p.461.

ENDANG, T., WAHYUNI, E., ROTO, R., SABRINA, M., ANGGRAINI, V. et al. Photodegradation of Detergent Anionic Surfactant in Wastewater Using UV/TiO2 /H2O2 and UV/Fe2+/H2O2 Processes. In: American Journal of Applied Chemistry, 2016, vol.4, no.5, p.174-180.

CHITRA, S., PARAMASIVAN, K., SHANMUGAMANI, A.G., et al. Advanced Oxidation Processes for the Treatment of Surfactant Wastes. In: Journal of Chemical Engineering and Chemistry Research ( India), 2014, vol.1, no.3, p.163-173.

RÍOS1, F., OLAK-KUCHARCZYK, O., GMUREK, M., LEDAKOWICZ, S. Removal efficiency of anionic surfactants from water during UVC photolysis and advanced oxidationprocess in H2O2/UVC system. Polish Academy of Science¬sand Institute of Environmental Engineering of the Polish Academy of Sciences (Polonia), 2017, vol.43, p.20-26.

SAHEL, K., BOUHENT, M., BELKHADEM, F., FERCHICHI, M., DAPPOZZE, F., GUILLARD, C., FIGUERAS, F. Photocatalytic degradation of anionic and cationic dyes over TiO2 P25, and Ti -pillared clays and Ag-doped Ti-pillared clays. In: Appl. Clay Science, 2014, vol.95, p.205-210.


Refbacks

  • There are currently no refbacks.