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

• 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

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。

在2022财年，我们详细研究了铁离子浓度和电流密度对电解光芬顿治疗方法的影响，并检查了效果的作用机制。实验表明，在高电流密度的条件下，铁离子的添加​​对治疗效果具有负面影响，而在低电流密度的条件下，添加铁离子对治疗效果具有积极影响。在这种处理中产生反应性自由基的过程包括（1）芬顿型反应，（2）游离氯的UV分解反应，以及（3）铁（III）离子的光递增反应。此外，“（4）自由氯的电解形成反应”和“（5）铁（III）离子的电解还原反应”在结合中发生。基于上述机制，评估每个反应路径的每一个电解电流产生的自由基量（摩尔比）的化学比率（摩尔比），并对（3）+（4）+（1），0.5（5）+（4）+（4）+（1）+（4）+（4）+（4）+（4）+（4）+（4）+（4）+（4）+（4）+（4）+（4）+（4）+（4）+（4）+（4）+（4）+（4）+（4）+（4）+（4）+（4）+（2）和反应的反应（SO）评估1个。 （5）+（4）+（1）被认为与该过程的有效性有关。 The absorption coefficient of iron chemical species was measured and examined, and when the current density is large, (4) is promoted, which increases the free chlorine concentration (4)+(2), but when iron ions are added, (4)+(2) is inhibited by strong UV absorption of iron ions, and conversely (3)+(4)+(1) and (5)+(4)+(1) are promoted, resulting in a decline在处理性能中。另一方面，当电流密度较小时，（4）被抑制并降低游离氯浓度。结果，如果未添加铁离子，则UV能量过多。另一方面，添加铁离子会促进（3）+（4）+（1）和（5）+（4）+（1）。在这种情况下，尽管由于（5）+（4）+（1）引起的化学计量比降低了，但人们认为，由于铁紫外线吸收而导致的紫外线能量的有效利用率的提高，从而抵消了降低stoichiementry比率的效果，从而导致加速效应。

项目成果

電解次亜塩素酸/UV処理における鉄塩添加効果

电解次氯酸/紫外线处理中添加铁盐的效果

• 发表时间: 2022
• 作者: Watanabe;K;Yang;L.;Nakamura;S.;Otani;T.;Mori;K.;岸本直之，中村健二郎
• 通讯作者: 岸本直之，中村健二郎