Fenton's oxidation can improve the biodegradability of refractory organic wastewater by generating $OH{\cdot}$ which is one of the most reactive species. Fenton's reagent is used to treat a variety of industrial waste containing a range of toxic organic compounds. But this process cannot be economical because of high chemical cost of $H_2O_2$, ferrous ion solution and high sludge disposal cost. In this study, we proposed a modified Fenton's oxidation process which can reduce the reagent cost and obtain better removal efficiencies with less Fenton's reagents, and have a good potential of sludge recycling. In modified Fenton reaction, ferrous ion solution is adjusted to optimal pH with NaOH. Then it added to the sample and reacted to $H_2O_2$. For the experiment, synthetic wastewater made of phenol, which is one of the typical water pollutants, was used and the ionic strength of this wastewater was controlled by adding $NaHCO_3$. The effects of DO, ionic strength, and $H_2O_2$ dosing methods were investigated. As a result, modified Fenton's treatment efficiencies are better than conventional Fenton's reaction treating leachate and dyeing wastewater. And modified Fenton's treatment efficiencies combined to the sludge recycling for a half of Iron dosage are as good as the conventional Fenton's for a normal Iron dosage.
In this study, the reusability of the Fenton oxidation solution was evaluated to reduce the cost of the pretreatment process. Biomass was sequential subjected to Fenton oxidation-hydrothermal treatment and enzymatic hydrolysis to produce monosaccharides. The liquid solution recovered after Fenton oxidation contained OH radicals with a concentration of 0.11 mol/L. This liquid solution was reused for a new Fenton oxidation reaction. After Fenton oxidation, hydrothermal treatment was performed under the same conditions as before, and 9.34-13.63 g/L of xylose was detected. This concentration was slightly lower than that of a fresh Fenton oxidation solution (16.51 g/L) but was higher than that obtained by hydrothermal treatment without Fenton oxidation (2.72 g/L). The degradation rate during hydrothermal pretreatment involving Fenton oxidation was 36.02%, which decreased (29.24-31.05%) slightly when the liquid solution recovered after Fenton oxidation was reused. However, the degradation rate increased compared to that measured from hydrothermal treatment without Fenton oxidation (15.21%). Moreover, the yield after enzyme hydrolysis decreased in the following order: fresh Fenton oxidation-hydrothermal treatment (89.64%) > Fenton oxidation with reused solution-hydrothermal treatment (74.84%) > hydrothermal treatment without Fenton oxidation (32.05%).
Fenton reaction is widely used as a out of cell method for evaluating the membrane electrochemical durability of Proton Exchange Fuel Cell (PEMFC). In this study, we investigated the factors affecting the Fenton reaction. In order to estimate the degree of the reaction, it is necessary to analyze the radicals as a product in the Fenton reaction. However, since the radicals are difficult to analyze, the degree of the reaction was measured by analyzing the concentration of hydrogen peroxide. The activation energy was calculated from the rate of hydrogen peroxide change with temperature. The activation energy was 24.9 kJ/mol at 180 min. The Fenton reaction rate was affected by the iron ion concentration. At $80^{\circ}C$, 200 rpm, and $Fe^{2+}$ 80 ppm, the concentration of hydrogen peroxide was decreased more than 20% even for 1 hour, which shows that frequent solution replacement increases the membrane degradation rate.
Kim, Taehee;Lee, Junghun;Cho, Gyoujin;Park, Kwonpil
Korean Chemical Engineering Research
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v.44
no.6
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pp.597-601
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2006
The degradation of the Nafion membrane by oxygen radical (OH, $HO_2$) was investigated in Polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC). Nafion membrane was degraded in Fenton solution consisted with hydrogen peroxide (10-30%) and ferrous ion (1-4 ppm) at $80^{\circ}C$. After degradation in Fenton solution, C-F, S-O and C-O chemical bonds of membrane were broken by oxygen radical attack. Breaking of C-F bond reduced the mechanical strength of Nafion membrane, and hence induced pinholes, resulting in increase of $H_2$ crossover through the membrane. Decomposition of S-O and C-O bonds decreased the ion exchange capacity of the electrolyte membrane. The performance of unit cell composed the membrane, which was degraded in 30% $H_2O_2$ with 4ppm $Fe^{2+}$ solution for 48 hr, was about half times as low as one with normal membrane.
In order to improve the durability of a proton exchange membrane fuel cells (PEMFC), it is essential to improve the durability of the polymer membrane. In order to improve the durability of the membrane, an e-PTFE support and a radical scavenger are added. In this study, the chemical durability of the reinforced membrane with ePTFE support and the non-reinforced membrane was compared by Fenton reaction. In the Fenton experiment of the polymer membrane without the addition of a radical scavenger, the absorption rate of hydrogen peroxide solution and iron ions through the cross section of the specimen cut into small pieces was higher in the reinforced membrane, so that the fluorine outflow concentration was higher. According to the type and amount of radical scavenger added, the fluorine outflow concentration of the reinforced membrane has a large difference of more than 3 times, indicating that the effect of the radical scavenger was stronger than that of the support.
Iron-loaded activated carbon fibers (Fe-ACF) supported titanium dioxide ($TiO_2$) photocatalyst (Fe-ACF/$TiO_2$) was synthesized using a sol-gel method. Three different types of Fe-ACF/$TiO_2$ were obtained by treatment with different precursor of Fe, and characterized using BET, SEM, XRD and EDX analysis. The photocatalytic activity of Fe-ACF/$TiO_2$ was investigated by the degradation of Rhodamine B (Rh.B) solution under UV irradiation. From the experimental results, it was revealed that Fe-ACF/$TiO_2$ composites show considerable photocatalytic ability for the removal of Rh.B by comparing non-treated ACF/$TiO_2$ composites. And photo-Fenton reaction with Fe element was incoordinately influenced due to different precursor of Fe. It clearly indicates that Fe-ACF/$TiO_2$ composites prepared using $FeCl_3$ provided the highest photo-Fenton activity, then, which was affected by pH changes on the degradation of Rh.B.
In this paper, the Fe-activated carbon fiber (ACF)/$TiO_2$ composite catalysts were prepared by a sol-gel method. The synthesized photocatalysts were used for the photo degradation of Methylene blue solution under UV light. From Brunauer-Emmett-Teller measurements (BET) data, it was shown the blocking of the micropores on the surface of ACF by treatment of Fe and Ti compound. As shown in SEM images, the ferric compounds and titanium dioxides were fixed onto the ACF surfaces. The result of X-ray powder diffraction showed that the crystal phase contained a mixing anatase and rutile structure and the 'FeO+$TiO_2$' from the composites. The EDX spectra for the elemental analysis showed the presence of C, O, and Ti with Fe peaks. Degradation activity of MB could be attributed to +OH radicals derived from electron/hole pair's reactions due to photolysis of $TiO_2$ and photo-Fenton effect of Fe.
Dicamba(3,6-dichloro-2-methoxybenzoic acid) is used to control for pre and post-emergence of annual and perennial broad-leaf weeds. It is very soluble in water and highly mobile, acidic herbicide. So it is easily moved and detected in groundwater. Zerovalent iron(ZVI) has been used for the reductive degradation of certain compounds through amination of nitro-substituted compounds and dechlorination of chloro-substituted compounds. In this study, we investigated the potential of ZVI for the oxidative degradation of dicamba in water. The degradation rate of dicamba by ZVI was more rapidly increased in pH 3.0 than pH 5.0 solution. The degradation percentage of dicamba was increased with increasing amount of ZVI from 0.05% to 1.0%(w/v) and reached above 90% within 3 hours of reaction. As a result of identification by GC-MS after derivatization with diazomethane, we obtained three degradation products of dicamba by ZVI. They were identified 4-hydroxy dicamba or 5-hydroxy dicamba, 4,5-dihydroxy dicamba and 3,6-dichloro-2-methoxyphenol. 4-Hydroxy dicamba or 5-hydroxy dicamba and 4,5-dihydroxy dicamba are hydroxylation products of dicamba. 3,6-dichloro-2-methoxyphenol is hydroxyl group substituted compound instead of carboxyl group in dicamba. We also confirmed the same degradation products of dicamba in the Fenton reaction which is one of oxidation processes using ferric sulfate and hydrogen peroxide. But we could not find out the dechlorinated degradation products of dicamba by ZVI.
The degradation of Nafion membrane by hydrogen peroxide was investigated in polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC). Degradation tests were carried out in a solution of $10{\sim}30%$ hydrogen peroxide containing 4ppm $Fe^{2+}$ ion which is well known as Fenton's reagent at $80^{\circ}C$ for 48hr. Characterization of degraded membranes were examined through the IR, Water-uptake, Ion exchange capacity, mechanical strength and $H_2$ permeability. After degradation, C-F, S-O and C-O chemical bonds of membrane were broken by radical formed by $H_2O_2$ decomposition. Breaking of C-F bond which is the membrane backbone reduced the mechanical strength of Nafion membrane and hence induced pinholes, resulting in increase of $H_2$ crossover through the membrane. Also the decomposition of C-O and S-O, side chain and terminal bond of membrane, decreased the ion exchange capacity of the membrane.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.14
no.1
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pp.160-168
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2006
This study was performed to evaluate the effect of the addition of vegetable oils on Fenton treatment of PAHs-contaminated soil. Fenton reaction can be proceeded in the soils contaminated with PHAs only in the presence of $H_2O_2$ because of Fe content in the soil. In this case, optimum $H_2O_2$ concentration was 3%. When 17.5 mM $FeSO_4$(III) was added with 3% $H_2O_2$, the removal rate was increased up to 25%, whereas 19% of PAHs was removed with $H_2O_2$ alone. The addition of 1% of olive oil to the contaminated soil before the Fenton reaction or simultaneously increased the removal rate about 15%, compared to the case of Fenton reaction only. There were no significant differences in the removal rates of PAHs, regardless of different kinds and concentration of oils. (olive oil, soybean oil, and used-vegetable oil). The used-vegetable oils were not different from the new, expensive oils in the removal rate, so their use will be desirable in saving the money. In addition of 1% of olive oil after the reaction of 3% $H_2O_2$ and 2.5 mM $FeSO_4$(III), the removal rates of 3~4 and 5~6 ring compounds were increased 13% and 17%, respectively, compared to the case of Fenton reaction only.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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