Experimental design as a tool for parameter optimization of photoelectrocatalytic degradation of a textile dye

Autor(es)

Bessegato, Guilherme G. ^{[1, 2]} ; de Almeida, Lucio C. ^{[1, 3]} ; Ferreira, Sergio L. C. ^[4] ; Boldrin Zanoni, Maria Valnice ^{[1, 5]}

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Sao Paulo State Univ, UNESP, Inst Chem, Araraquara Av Prof Francisco Degni 55, BR-14800060 Araraquara, SP - Brazil

^[2] Western Parana State Univ UNIOESTE, Ctr Engn & Exact Sci, Rua Fac 645, BR-85903000 Toledo, PR - Brazil

^[3] State Univ Londrina UEL, Dept Chem, Environm Electrochem Lab LabEA, Rodovia Celso Garcia Cid, PR 445 Km 380, BR-86057970 Londrina, PR - Brazil

^[4] Fed Univ Bahia UFBA, Chem & Chemometr Res Grp, Rua Barao Jeremoabo 147, BR-40170115 Salvador, BA - Brazil

^[5] Natl Inst Alternat Technol Detect, Toxicol Evaluat & Removal Micropollutants & Radio, Av Prof Francisco Degni 55, BR-14800060 Araraquara, SP - Brazil

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: JOURNAL OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL ENGINEERING; v. 7, n. 4 AUG 2019.
• Citações Web of Science: 0

Resumo

Although several factors are found to influence the efficiency of photoelectrocatalytic oxidation, univariate optimization may not provide some relevant information, such as the existence of interaction between the factors. This article describes the optimization of photoelectrocatalytic parameters by response surface methodology (RSM) using a two-level full factorial composite design with center point. The factors investigated included pH, bias potential and counter electrode material (C.F.) employed in the photoelectrocatalytic degradation of 50 mg L-1 Acid Red 151 (AR151) azo dye (taken as a model textile dye) in 0.01 mol L-1 Na2SO4 electrolyte, using boron-doped TiO2 nanotube (B-TNT) photoanode under UV/Vis Hg lamp irradiation. The responses evaluated were total organic carbon removal and decolorization. The results showed that all the factors exerted a significant effect, among which the pH was the variable with the greatest impact on the PEC treatment. Although less significant, interactions between the variables, such as pH and the counter electrode, were observed for both responses. The best conditions for the photoelectrocatalytic degradation of AR151 dye were pH 2.0 and potential of 2.0 V using graphite as counter electrode. Photoelectrocatalytic treatment of 50 mg L-1 of AR151 dye reached total decolorization in 30 min and almost total mineralization after 90 min. The findings show that the use of RSM to optimize degradation conditions helps to save time and chemicals, in addition to contributing toward a better understanding of the factors that affect photoelectrocatalytic performance. (AU)

• Processo FAPESP: 08/10449-7 - Avaliação da ocorrência, toxicidade/genotoxicidade e processos para degradação de corantes em efluentes e águas superficiais
• Beneficiário: Maria Valnice Boldrin
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 11/21606-9 - Síntese e caracterização de fotoanodos de Ti/TiO2-Pt e de Ti/TiO2/WO3 para aplicação na degradação de corantes VAT via processo Fotoeletro-Fenton
• Beneficiário: Lucio César de Almeida
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 14/50945-4 - INCT 2014: Instituto Nacional de Tecnologias Alternativas para Detecção, Avaliação Toxicológica e Remoção de Micropoluentes e Radioativos
• Beneficiário: Maria Valnice Boldrin
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 15/18109-4 - Contribuição dos Materiais Nanoestruturados na Eletroanálise de Fármacos e Corantes, na Oxidação e Redução Fotoeletrocatalítica de Poluentes Orgânicos e Inorgânicos e Desinfecção de Água
• Beneficiário: Maria Valnice Boldrin
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 12/18357-0 - Estudo da degradação fotoeletrocatalítica de corantes cosméticos com eletrodos de nanotubos de TiO2 não dopados e dopados com Sb2S3
• Beneficiário: Guilherme Garcia Bessegato
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 14/03679-7 - Degradação de corantes de cabelo e efluentes de salão de beleza por fotoeletrocatálise com eletrodos de nanotubos de TiO2 modificados e combinação com ozonização
• Beneficiário: Guilherme Garcia Bessegato
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto