Electro-Fenton treatment of benzophenone-4 solutions: A sustainable approach for its removal using an air-diffusion cathode

Autor(es)

Fernandes, Caio Machado ; Brillas, Enric ; Santos, Mauro C. ; Garcia-Segura, Sergi

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: PROCESS SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION; v. 199, p. 11-pg., 2025-07-01.

Resumo

This work reports the efficient degradation and mineralization of benzophenone-4 (BP-4), a widely used UV filter associated with endocrine-disrupting effects, via the electro-Fenton process. Key operating parameters including pH, current density, Fe2 + dosage, and initial pollutant concentration were optimized. At pH = 3.0, the best performance was obtained. Under optimum conditions of 20 mA cm- 2 and 0.75 mM Fe2+, complete BP-4 degradation was achieved in remarkably short times: 2 min for 1-2.5 mg L-1, 3 min for 5 mg L-1, 4 min for 10 mg L-1, 5 min for 20 mg L-1, and 7 min for 40 mg L-1. Total mineralization was reached for low concentration of 1 mg L-1, varying between 77 % and 90 % for higher loads up to 40 mg L-1. The reaction followed pseudo-first-order kinetics, with high apparent rate constant of 0.641 min- 1 for 40 mg L- 1 and lower energy consumption of 0.261 kWh (g TOC)-1. Radical quenching experiments with TBA confirmed that physisorbed BDD(center dot OH) and homogeneous center dot OH were the predominant oxidants. Persistent carboxylic acid by-products, in the form of Fe3+ complexes, were the only residues after 180 min of treatment, readily being biodegradable. The process demonstrates high efficiency across a broad range of BP-4 concentrations, offering a viable solution for its removal from contaminated waters. (AU)

• Processo FAPESP: 24/03549-8 - Design inovador de reator eletroquímico para remoção de poluentes por meio do processo FotoEletro-Fenton assistido por energia solar.
• Beneficiário: Caio Machado Fernandes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 22/10484-4 - Aplicação de nanomateriais de baixo custo para degradação de interferentes endócrinos por meio de processos de oxidação avançada eletroquímicos sob influência de um campo magnético
• Beneficiário: Caio Machado Fernandes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 22/12895-1 - Processos avançados para a degradação de poluentes emergentes: materiais catalíticos, sensores eletroanalíticos e divulgação científica
• Beneficiário: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 22/15252-4 - Eletrocatalisadores nanoestruturados para aplicação em células a combustível alcalinas-ácidas diretas de glicerol
• Beneficiário: Mauro Coelho dos Santos
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular