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Electrochemical treatment of wastewaters containing 4-chlororesorcinol using boron doped diamond anodes

Authors

  • Bensalah Nasr,

    Corresponding author
    1. Department of Chemistry, Faculty of Sciences of Gabès, University of Gabès, Zrig 6072, Gabès, Tunisia
    • Department of Chemistry, Faculty of Sciences of Gabès, University of Gabès, Zrig 6072, Gabès, Tunisia.
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  • Gadri Abdelatif

    1. Department of Chemical Engineering, High School of Engineering of Gabès, University of Gabès, Zrig 6072, Gabès, Tunisia
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Abstract

The electrochemical oxidation of aqueous wastes polluted with 4-chlororesorcinol has been studied on boron-doped diamond electrodes on acidic medium. The voltammetric results showed that in the potential region where the supporting electrolyte is stable, reactions occur, resulting in the loss of activity due to electrode fouling. Galvanostatic electrolysis study showed that the oxidation of these wastes in single-compartment electrochemical flow cell with boron doped diamond anodes deal to the complete mineralization of the organics but is no indication of electrode fouling. Resorcinol, 1,2,4-trihydroxybenzene, benzoquinone, maleic, fumaric, and oxalic acids have been detected as soluble organics and chlorides (Cl) and hypochlorites (ClO) as mineral products during the electrolysis of 4-chlororesorcinol. The electrochemical oxidation of 4-chlororesorcinol consists of a sequence of steps: Release of Cl and/or hydroxylation of the aromatic ring; formation of quinonic compounds; oxidative opening of aromatic ring to form carboxylic acids; and oxidation of carboxylic acids to carbon dioxide. Both, direct oxidation at boron doped diamond surface and mediated oxidation by powerful oxidants electrogenerated from electrolyte oxidation at anode surface are involved in these stages.

Abstract

Dans ce travail, nous avons étudié le traitement électrochimique des solutions aqueuses polluées par 4-chlororésorcinol en milieu acide, en utilisant des anodes du diamant dopé au bore. L'étude voltamètrique a montré que l'oxydation anodique directe du 4-chlororésorcinol s'effectue dans le domaine de stabilité de l'électrolyte et conduit à la desactivation de l'anode du diamant dopé au bore. Les électrolyses galvanostatiques, réalisées dans une cellule à compartiments non séparés, ont montré que l'oxydation électrochimique à des anodes de diamant dopé au bore de ces effluents aqueux aboutissent à la minéralization complète de la matière organique sans observer une désactivation des électrodes. Durant les électrolyses galvanostatiques du 4-chlororésorcinol, nous avons détecté la formation du résorcinol, 1,2,4-trihydroxybenzène, benzoquinone et des acides maléique, fumarique et oxalique comme des intermédiaires organiques et les ions chlorures (Cl) et hypochlorites (ClO) commes des produits minéraux. L'oxydation électrochimique du 4-chlororésorcinol est constituée de la succession de plusieurs étapes : élimination du Cl et/ou hydroxylation du noyau aromatique; formation des quinones; ouverture oxydative du cycle aromatique en acides carboxyliques aliphatiques et transformation des acides carboxyliques en dioxyde du carbone. L'oxydation anodique du 4-chlororésorcinol peut se réaliser directement à la surface de l'anode ou par l'intermédiaire des oxydants forts électrogénérés à partir de l'oxydation de l'électrolyte à l'anode.

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