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Development of an electrochemical photo-Fenton-type advanced oxidation process without reactant addition

无需添加反应物的电化学光芬顿型高级氧化工艺的开发

基本信息

批准号：
21K04322
负责人：
岸本直之
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Ryukoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04322/
关键词：
促進酸化処理 Fenton法電解処理 UV処理電解法光化学反応

项目摘要

令和4年度は，電解photo-Fenton型処理法に及ぼす鉄イオン濃度，電流密度の影響を詳細に調査し，影響発現メカニズムを検討した。実験の結果，電流密度が高い条件では鉄イオンの添加は処理効果に負の影響を与え，逆に電流密度が低い条件では鉄イオンの添加は処理効果に正の影響を与えることが明らかとなった。本処理法の反応性ラジカルの生成プロセスは「(1)Fenton型反応」「(2)遊離塩素のUV分解反応」「(3)鉄(Ⅲ)イオンの光還元反応」から成る。加えて「(4)遊離塩素の電解生成反応」「(5)鉄(Ⅲ)イオンの電解還元反応」が付随して起こる。上記のメカニズムに基づき，反応経路毎に電解電流（電子数）あたりのラジカル生成量の化学量論比（モル比）を評価した結果，(3)+(4)+(1)で1，(5)+(4)+(1)で0.5，(4)+(2)で1と評価され，(5)+(4)+(1)の反応系（いわゆる電解Fenton型反応）の貢献度がプロセスの有効性に関係していると考えられた。鉄化学種の吸光係数を測定し，検討した結果，電流密度が大きい場合，(4)が促進されて遊離塩素濃度が高まり(4)+(2)が促進されるが，鉄イオン添加時は鉄イオンの強いUV吸収により(4)+(2)が阻害され，逆に(3)+(4)+(1)や(5)+(4)+(1)が促進されて処理性能の低下をもたらすと評価された。一方，電流密度が小さい場合，(4)が抑制されて遊離塩素濃度が低くなる。結果として，鉄イオン添加がない場合はUVエネルギーが過剰となる。一方，鉄イオンを添加すると(3)+(4)+(1)や(5)+(4)+(1)が促進される。この場合，(5)+(4)+(1)による化学量論比の低下が起こるものの，鉄のUV吸収によるUVエネルギーの有効利用率の向上が化学量論比低下効果を相殺し，促進効果をもたらしたと考えられた。

In 2010 and 2014, the effects of electrolytic photo-Fenton treatment on iron concentration and current density were investigated in detail, and the effects of electrolytic photo-Fenton treatment on iron concentration and current density were discussed. As a result, the current density is high, the iron content is negative, and the current density is low, the iron content is positive. The reaction mechanism of this treatment method includes: (1)Fenton type reaction;(2) UV decomposition reaction of free iodine;(3) UV decomposition reaction of iron (III) iodine. The addition of "(4) Electrolytic formation reaction of free iodine" and "(5) Electrolytic reduction reaction of iron (III) iodine" will follow. In the above note, the electrolytic current (number of electrons) and the stoichiometric ratio (stoichiometric ratio) of the generated amount in each reverse circuit are evaluated. The results are as follows: (3)+(4)+(1) 1,(5)+(4)+(1) 0.5,(4)+(2) 1 The contribution of the reaction system (5)+(4)+(1)(Iwayuru electrolytic Fenton type reaction) is related to the effectiveness of the process. The absorption coefficient of iron species was measured and the results showed that when the current density was high,(4) promoted the high concentration of free iodine,(4)+(2) promoted the high concentration of free iodine, and when iron was added,(4)+(2) inhibited the strong UV absorption of iron, and (3)+(4)+(1)+(5)+(4)+(1) promoted the low treatment performance. On the one hand, the current density is small,(4) to suppress the concentration of free iodine is low. As a result, the iron is added to the case, and the UV is added to the case. On the other hand, iron is added to (3)+(4)+(1)+(5)+(4)+(1)+(5)+(4)+(1). In this case,(5)+(4)+(1), the chemical ratio is low, and the UV absorption rate is high.