Karbon keçenin elektro fenton prosesinde etkinliğinin artırılmasında termal modifikasyonun etkisi

Abstract

Karbon keçe (KK), oksijen indirgeme reaksiyonlarında (OİR- oxygen reduction reaction -ORR) sıklıkla gaz difüzyon katmanı veya saf elektrot olarak kullanılır. Bu nedenle, bu malzemenin OİR'deki performansını artırmak kritik öneme sahiptir. Bu çalışmada, KK'nin performansının arttırılmasında, basit ve düşük maliyetli bir işlem olan ısıl modifikasyonun etkisi incelendi. 0-900℃ sıcaklıkta ve N2 gazı altında modifiye edilen KK elektrotlarının katot, Ti/RuO2-IrO2-TiO2 kompozit materyalinin anot olarak kullanıldığı çalışmada, proses verimi; hidrojen peroksit üretim miktarı, Acid Orange 7 (AO7) boyası ile hazırlanan sentetik atıksuda renk giderim verimleri ve Toplam Organik Karbon (TOK) giderimi üzerinden değerlendirilmiştir. Ayrıca Elektro-Fenton (EF) proses parametrelerinin etkinliğini test etmek için katodik potansiyel (0.8-3.0V), pH (3.0-9.0), Fe+2 konsantrasyonu (0.2-0.1 mM) ve elektrolit konsantrasyonunun (10-500 mM) belirlenen aralıklarda etkinliği araştırıldı. 900°C'de modifiye edilen elektrot (MKK900) ile optimum boya giderim verimleri 0.8 V, 50 mM elektrolit konsantrasyonunda, 0.3 mM Fe+2 ile 10 dakikada % 96.26 olarak ve TOK giderim verimi ise aynı şartlarda 120 dakikada % 91.83 olarak elde edilmiştir. Ayrıca, çalışmada literatürdekilerin çoğundan farklı olarak on-line analiz sisteminden alınan veriler kullanılarak kinetik bir analiz gerçekleştirildi.

Carbon felt (CF) is frequently used as gas diffusion layer or pure electrode in oxygen reduction reactions (ORR). Therefore, it is critical to increase the performance of this material in ORR. In this study, the effect of thermal modification which is a simple and lowcost process was examined. The modified CF electrodes under 0-900℃ and N2 atmosphere were used as cathodes with Ti/RuO2-IrO2-TiO2 anodes for testing the hydrogen peroxide generation efficiencies and the removal of Acid Orange 7 (AO7) dye. Furthermore, to test the effectiveness of the EF process parameters, the cathodic potential (0.8-3.0V), pH (3-9), Fe2+ concentration (0.2-1.0 mM) and electrolyte concentration (10-500 mM) were investigated. The optimum dye and TOC removal efficiencies were obtained at 0.8 V, 50mM of electrolyte concentration with 0.3 mM of Fe2+ by using CF modified at 900°C as 96.26 % at 10 min and 91.83 % at 120 min, respectively. On the other hand, a kinetic analysis was performed using data from online analysis system that were different from the majority of those in the literature.