DE69721226T2 - Process for the electrochemical degradation of organic pollutants - Google Patents
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Description
Hintergrund der Erfindungbackground the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrochemischen Abbau organischer Schadstoffe zu Kohlendioxid.The invention relates to a method for the electrochemical degradation of organic pollutants to carbon dioxide.
Daß Industriechemikalien, Produktionsabfälle und andere unerwünschte Chemikalien in Gewässer und Pestizide in Böden und Nutzpflanzen gelangen, hat die Öffentlichkeit davon überzeugt, daß die Belastung durch synthetische organische Moleküle ein Problem von großer Bedeutung ist.That industrial chemicals, production waste and other unwanted Chemicals in water and pesticides in soils and crops has convinced the public that the burden a problem of great importance due to synthetic organic molecules is.
US-Patent Nr. 5 545 799 offenbart ein Verfahren zum chemischen Abbau toxischer organischer Verbindungen unter Ver- wendung von Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel in den vorgewählten Temperatur- und pH-Bereichen, z. B. etwa 50°C bis etwa 90°C, wobei der pH bei etwa 1 bis etwa 2 beginnt und während der Oxidation etwa 5 bis etwa 8 erreicht, und dann der Abbau des Oxidationsprodukts der ursprünglichen toxischen organischen Verbindung bei einem alkalischen pH zu Ende geführt wird, z. B. bei einem maximalen End-pH von etwa 11.U.S. Patent No. 5,545,799 a process for the chemical degradation of toxic organic compounds using hydrogen peroxide as an oxidizing agent in the preselected temperature and pH ranges, e.g. B. about 50 ° C up to about 90 ° C, pH starting at about 1 to about 2 and about 5 during oxidation reached about 8, and then the degradation of the oxidation product of the original toxic organic compound over at an alkaline pH to be led, z. B. at a maximum final pH of about 11.
Das japanische Patent Nr. 07265862 A2 offenbart eine Vorrichtung zum oxidativen Abbau organischer Substanzen in Wasser mittels Elektrolyse. Die Vorrichtung enthält einen Elektrolysebehälter mit Anodenplatten und Kathodenplatten (aus Graphit), wobei Aktivkohle zwischen zwei Elektroden eingefüllt ist. Die Elektrolyse wird unter Zugabe von Eisensalz und Wasserstoffperoxid in das Abwasser durchgeführt, das bei niedriger Spannung und hohem Stromfluß elektrolysiert werden soll.Japanese Patent No. 07265862 A2 discloses a device for the oxidative degradation of organic substances in water using electrolysis. The device contains one electrolysis tank with anode plates and cathode plates (made of graphite), with activated carbon is filled between two electrodes. The electrolysis is carried out with the addition of iron salt and hydrogen peroxide carried into the wastewater, that is to be electrolyzed at low voltage and high current flow.
Im Hinblick auf ein ideales Verfahren zum Abbau organischer Schadstoffe muß man sich mit folgenden Aspekten eingehend befassen: 1) Wirkungsgrad des Abbaus organischer Schadstof fe zu Kohlendioxid und anorganischen Stoffen ohne Vergrößerung des Abfallvolumens, Bildung neuer Giftstoffe und/oder, Biosynthese langlebiger Produkte. 2) Schonende, einfache und sichere Bedingungen zur Steuerung des Arbeitsverfahrens zur Säuberung der Umwelt. 3) Vielseitiges Verfahren, mit dem vielerlei Arten organischer Schadstoffe aus wirtschaftlichen Gründen mit derselben Vorrichtung behandelt werden können. Aus diesen Gründen besteht der dringende Wunsch nach Schaffung eines vorteilhaften industriellen Verfahrens zum Abbau organischer Schadstoffe.With regard to an ideal procedure To break down organic pollutants you have to deal with the following aspects Dedicate in depth: 1) Efficiency of organic pollutant degradation to carbon dioxide and inorganic substances without increasing the Waste volume, formation of new toxins and / or, biosynthesis more durable Products. 2) Gentle, simple and safe control conditions the cleaning process the environment. 3) Versatile process that uses all kinds of organic Pollutants for economic reasons with the same device can be treated. For these reasons there is an urgent desire to create a beneficial one industrial process for the degradation of organic pollutants.
Kurzbeschreibung der ErfindungSummary the invention
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines neuartigen Verfahrens zum elektrochemischen Abbau organischer Schadstoffe zu Kohlendioxid, das einfach, sicher und wirtschaftlich ist und ohne Nachbehandlung des Abfalls auskommt.Object of the present invention is the provision of a novel electrochemical process Breaking down organic pollutants to carbon dioxide is easy, safe is economical and does not require any post-treatment of the waste.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Abbau einer organischen Verbindung, ausgewählt aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen, aromatischen Kohlenwasserstoffen, halogenierten aliphatischen Verbindungen, halogenierten aromatischen Verbindungen, aliphatischen Oxo-Verbindungen, aromatischen Oxo-Verbindungen, stickstoffhaltigen aliphatischen Verbindungen, stickstoffhaltigen aromatischen Verbindungen, schwefelhaltigen aliphatischen Verbindungen und schwefelhaltigen aromatischen Verbindungen, zu Kohlendioxid bereit, das gekennzeichnet ist durch die Schritte: (a) Vorlegen der organischen Verbindung in einer sauren wäßrigen Lösung, so daß eine Reaktionslösung mit einem pH von unter 7 gebildet wird; und (b) Elektrolysieren der Reaktionslösung in einem elektrolytischen System mit einer Ag/AgCl-Bezugselektrode und einer Arbeitselektrode, bei der es sich um eine graphithaltige Elektrode handelt, in Gegenwart eines sauerstoffhaltigen Gases und bei einem Reduktionspoten tial zwischen –0,1 V und –1,0 V (bezogen auf die Bezugselektrode) oder einem Reduktionsstrom, der negativer ist als –10 mA (bezogen auf die Arbeitselektrode). The present invention provides a method of degrading an organic compound selected from aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, halogenated aliphatic compounds, halogenated aromatic Compounds, aliphatic oxo compounds, aromatic oxo compounds, nitrogen-containing aliphatic compounds, nitrogen-containing aromatic Compounds, sulfur-containing aliphatic compounds and sulfur-containing aromatic compounds, ready for carbon dioxide, that labeled is through the steps: (a) presenting the organic compound in an acidic aqueous solution, so that a reaction solution is formed with a pH below 7; and (b) electrolyzing the reaction solution in an electrolytic system with an Ag / AgCl reference electrode and a working electrode, which is a graphite-containing electrode acts in the presence of an oxygen-containing gas and at one Reduction potential between –0.1 V and -1.0 V (based on the reference electrode) or a reduction current, the more negative than -10 mA (related to the working electrode).
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum elektrochemischen Abbau organischer Schadstoffe wie folgt bereit:The present invention provides a process for the electrochemical degradation of organic pollutants ready as follows:
- 1) Halogenierte Aromaten: beispielsweise 2,4,6-Trichlorphenol, Pentachlorphenol, 2,3,4,5-Tetrachlorbiphenyl, andere polychlorierte Biphenyle (PCBs), Dioxine und andere.1) halogenated aromatics: for example 2,4,6-trichlorophenol, Pentachlorophenol, 2,3,4,5-tetrachlorobiphenyl, other polychlorinated Biphenyls (PCBs), dioxins and others.
- 2) Halogenierte Aliphaten: beispielsweise 1,2-Dichlorethan, Polyvinylchlorid (PVC), Lindan, Aldrin und andere.2) halogenated aliphatics: for example 1,2-dichloroethane, Polyvinyl chloride (PVC), lindane, aldrin and others.
- 3) Aliphatische und aromatische 0xo-Verbindungen, darunter Aldehyde, Ketone, Phenole, Alkohole, Ether, Amide, Carbonsäuren (und ihre Ester): beispielsweise 2-Nitrophenol, 4-Hydroxybenzoesäure, 1-Chlorcresol, 4-Chloranisol, Phthalate, Maleinsäuren, Essigsäuren, Fettsäuren, Chlormethylmethylether, N,N-Dimethylformamid (DMF), Ethylenglycol, Rormalin, 2-Butanon (MEK) , 2-(2-Thiazolylazo)-p-cresol und andere.3) Aliphatic and aromatic 0xo compounds, including aldehydes, Ketones, phenols, alcohols, ethers, amides, carboxylic acids (and their esters): for example 2-nitrophenol, 4-hydroxybenzoic acid, 1-chlorocresol, 4-chloroanisole, phthalates, maleic acids, acetic acids, fatty acids, chloromethyl methyl ether, N, N-dimethylformamide (DMF), ethylene glycol, rormalin, 2-butanone (MEK) , 2- (2-thiazolylazo) -p-cresol and others.
- 4) Aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe: beispielsweise Heptan, Polyethylen, Benzol, Toluol, Naphthalin, polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAHs) und andere.4) Aliphatic and aromatic hydrocarbons: for example Heptane, polyethylene, benzene, toluene, naphthalene, polycyclic aromatic Hydrocarbons (PAHs) and others.
- 5) Stickstoffhaltige organische Verbindungen: beispielsweise Anilin, 4-Aminophenol, Benzidin, Pyridin, Acetonitril, Nitrobenzol, 2-Nitrobenzoesäure, 2-(2-Thiazolylazo)-p-cresol, Paraquat und andere.5) Nitrogen-containing organic compounds: for example Aniline, 4-aminophenol, benzidine, pyridine, acetonitrile, nitrobenzene, 2-nitrobenzoic acid, 2- (2-thiazolylazo) -p-cresol, paraquat and other.
- 6) Schwefelhaltige Verbindungen: beispielsweise Dimethylsulfoxid (DMSO), Dimethylsulfid, Thiophenol, Toluolsulfonsäure, 2-(2-Thiazolylazo)-p-cresol und andere.6) Sulfur-containing compounds: for example dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethyl sulfide, thiophenol, toluenesulfonic acid, 2- (2-thiazolylazo) -p-cresol and other.
Das elektrolytische Verfahren kann in einem Dreielektrodensystem durchgeführt werden, umfassend eine Arbeitselektrode, eine Bezugselektrode und eine Hilfselektrode. Die Ar- beitseiektrode kann eine Graphit-Elektrode oder eine modi fizierte Graphit-Elektrode sein, ausgewählt aus einer Nontronit-beschichteten Graphit-Elektrode und einer mit Rutheniumoxid-Pyrochlor modifizierten Elektrode.The electrolytic process can be carried out in a three-electrode system comprising a working electrode, a reference electrode and an auxiliary electrode. The working electrode can be a graphite electrode or a modified graphite electrode, selected from a nontronite-coated graphite electrode and one with Ruthenium oxide pyrochlore modified electrode.
Zur Erhöhung der Löslichkeit der organischen Schadstoffe in der Reaktionslösung wie auch der Geschwindigkeit der Abbaureaktion wird bevorzugt Wasser oder mit geringen Mengen eines organischen Lösungsmittels vermischtes Wasser, als Lösungsmittel für die Reaktion verwendet. Die organischen Lösungsmittel können solche sein wie etwa Acetonitril, Aceton, N,N-Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid und andere. von diesen wird Acetonitril bevorzugt verwendet.To increase the solubility of organic pollutants in the reaction solution as well as the rate of the degradation reaction, water is preferred or water mixed with small amounts of an organic solvent, as a solvent for the Reaction used. The organic solvents can be such be such as acetonitrile, acetone, N, N-dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide and other. of these, acetonitrile is preferably used.
Die Reaktionstemperatur liegt im allgemeinen bei 5 bis 80°C, bevorzugt bei Umgebungstemperatur. Die Geschwindigkeit des Abbaus nimmt mit steigender Temperatur zu. Ist die Temperatur zu hoch, wird ein niedriger Wirkungsgradfür den Abbau leichtflüchtiger organischer Stoffe beobachtet. Ist dagegen die Temperatur zu niedrig, so wird der Wirkungsgrad des Abbaus aufgrund der Verringerung der Löslichkeit der organischen Verbindungen in wäßrigen Lösungsmitteln und aufgrund der Absenkung der Geschwindigkeit der Abbaureaktion niedrig.The reaction temperature is generally at 5 to 80 ° C, preferably at ambient temperature. The speed of dismantling increases with increasing temperature. If the temperature is too high, becomes a low efficiency for the degradation more volatile observed organic substances. If the temperature is too low, so the efficiency of the degradation due to the reduction in solubility of organic compounds in aqueous solvents and due to Decrease in the rate of degradation reaction low.
Die Reaktionszeit wird je nach den verschiedenen Arten organischer Verbindungen und den Reaktionsbedingungen varifiert. Je länger die Reaktionszeit ist, um so vollständiger ist die Abbaureaktion. Ist die Reaktionszeit zu kurz, so ist die Reaktion unzureichend, wodurch der Wirkungsgrad des Abbaus herabgesetzt wird. Ist andererseits die Reaktionszeit zu lang, nimmt das Verhältnis von Umsatz pro Zeiteinheit ab, so daß dieses nicht brauchbar ist.The response time will vary depending on the different types of organic compounds and the reaction conditions varifiert. The longer the more complete the degradation reaction is the reaction time. is If the response time is too short, the response is insufficient, causing the efficiency of the degradation is reduced. On the other hand the response time too long, takes the ratio of sales per unit of time off so this is not usable.
Die Reaktionslösung wird im allgemeinen auf einen sauren pH eingestellt, bevorzugt pH 0,5 bis 6. Die Geschwindigkeit der Abbaureaktion wird durch Erhöhung der Acidität der Re aktionslösung gesteigert. Daher wird die Acidität besonders bevorzugt auf einen pH von 1 eingestellt. Die Reaktionslösung wird im allgemeinen mit anorganischen Säuren wie Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure, Perchlorsäure und anderen auf den gewünschten pH-Wert eingestellt, besonders bevorzugt mit Salzsäure. Andererseits wirkt eine anorganische Säure in der Reaktionslösung auch wie ein Trägerelektrolyt. Zur Steigerung der Abbaugeschwindigkeit können auch andere üblicherweise verwendete Trägerelektrolyte wie Natriumchlorid, Kaliumchlorid etc. zur Reaktionslösung gegeben werden.The reaction solution is generally reduced to one acidic pH adjusted, preferably pH 0.5 to 6. The speed the degradation reaction is increased acidity the reaction solution increased. Therefore the acidity is particularly preferred to one pH adjusted to 1. The reaction solution is generally with inorganic acids like sulfuric acid, Hydrochloric acid, Nitric acid, Phosphoric acid, perchloric and others to the one you want pH adjusted, particularly preferably with hydrochloric acid. on the other hand acts as an inorganic acid in the reaction solution also like a carrier electrolyte. Others can usually also be used to increase the rate of degradation Carrier electrolytes used such as sodium chloride, potassium chloride, etc. are added to the reaction solution become.
Zum sequentiellen oxidativen Abbau organischer Schadstoffe müssen die Oxidationsmittel elektrochemisch über die Reduktion von Sauerstoff unter Elektrolysebedingungen gleichze– tig und fortlaufend erzeugt werden, ohne daß andere Reagenzien (z. B. Wasserstoffperoxid, Ozon oder andere gewöhnliche Oxidationsmittel) und Katalysatoren (z. B. Fe-, Cu-, Nioder andere Metallkomplexe) zugegeben werden. Zwar kann der Wirkungsgrad des Abbaus durch Zugabe von Oxidationsmitteln und/oder Metallkatalysatoren zur elektrolysierten Lösung gesteigert werden, jedoch ist dies weniger wirtschaftlich, unsicher und erfordert eine Nachbehandlung der Abfälle. Im Gegensatz dazu ist ein Verfahren, bei dem Sauerstoff als Quelle für das Oxidationsmittel verwendet wird, sicherer, wirtschaftlicher, einfacher und erzeugt keine Sekundärabfälle, insbesondere bei der entsprechenden Arbeitsweise. Zur Aufrechterhaltung des Wirkungsgrads des Abbauverfahrens muß bei der Elektrolysereaktion ständig Sauerstoff oder Luft als Hauptquelle für das Oxidationsmittel durch die Reaktionslösung geperlt werden.For sequential oxidative degradation organic pollutants the oxidizing agents electrochemically through the reduction of oxygen Generated simultaneously and continuously under electrolysis conditions without others Reagents (e.g. hydrogen peroxide, ozone or other common oxidizing agents) and catalysts (e.g. Fe, Cu, Ni or other metal complexes) be added. The efficiency of the degradation can indeed be increased from oxidizing agents and / or metal catalysts to electrolyzed solution be increased, but this is less economical, uncertain and requires post-treatment of the waste. In contrast to that a process that uses oxygen as a source of the oxidant becomes, safer, more economical, easier and produces no secondary waste, in particular with the appropriate mode of operation. To maintain efficiency the dismantling process must the electrolysis reaction constantly Oxygen or air as the main source of the oxidant the reaction solution be pearled.
Beim oxidativen Abbau der organischen Schadstoffe wird die Elektrolysereaktion in einem Dreielektrodensystem unter Bedingungen eines konstanten Reduktionspotentials im Bereich von –0,1 bis –1,0 V (gegen Ag/AgCl) durchgeführt. Ist das Reduktionspotential zu niedrig, sinkt der Wirkungsgrad der erhaltenen Abbaureaktion und die Reaktionszeit nimmt zu. Ist dagegen das Reduktionspotential übermäßig hoch, können Wasser und andere Chemikalien (z. B. Sulfat) im Reaktionsgefäß sich an der Elektrolysereaktion beteiligen, so daß der Wirkungsgrad der Abbaureaktion beeinträchtigt wird. Zum Beispiel kann Wasser an der Anode bei –1,0 V zu Sauerstoff oxidiert werden, und dieser Sauerstoff kann als Oxidationsmittelqueile wiederverwendet werden. Beim elektrochemischen Abbauverfahren kann ein konstanter Reduktionsstrom wie auch ein konstantes Reduktionspotential verwendet werden. Wird ein höherer Reduktionsstrom verwendet, so wird ein höherer Wirkungsgrad der Abbaureaktion erhalten. Bei dieser Erfindung wird ein konstanter Reduktionsstrom von unterhalb 2 A aufrechterhalten, bevorzugt 100 mA bis 1 A. Je nach dem mit dem Elektrolyseverfahren verbundenen ohmschen Spannungsabfall sollte die Elektrolysereaktion mit oder ohne Spannungsausgleich angewandt werden.In the oxidative degradation of organic pollutants the electrolysis reaction is carried out in a three-electrode system Conditions of a constant reduction potential in the range from -0.1 to -1.0 V (against Ag / AgCl). If the reduction potential is too low, the efficiency of the obtained drops Degradation reaction and the reaction time increases. On the other hand, if the reduction potential is excessive, can Water and other chemicals (e.g. sulfate) accumulate in the reaction vessel participate in the electrolysis reaction, so that the efficiency of the degradation reaction impaired becomes. For example, water can be oxidized to oxygen at the anode at -1.0V and this oxygen can be reused as an oxidant source become. In the electrochemical degradation process, a constant Reduction current as well as a constant reduction potential used become. Will be a higher one Reduction current is used, so a higher efficiency of the degradation reaction receive. In this invention, a constant reduction current maintained below 2 A, preferably 100 mA to 1 A. Each after the ohmic voltage drop associated with the electrolysis process the electrolysis reaction is applied with or without voltage equalization become.
Zur Bestimmung des Wirkungsgrads des elektrochemischen Abbaus der organischen Schadstoffe zu Kohlendioxid wird das gasförmige Produkt der Elektrolysereaktion mit einer wäßrigen Lösung von 0,1 N NaOH abgefangen, so daß man davon ausgehen kann, daß das Kohlendioxid in Carbonat-Ion überführt wird. Für eine spezifische Reaktionszeit wird eine bestimmte Menge Bariumchlorid-dihydrat in das Abfanggefäß mit der wäßrigen Natriumhydroxid-Lösung gegeben, so daß sich ein weißer Niederschlag von Bariumcarbonat bildet. Nach Filtrieren und Trocknen wird der Bariumcarbonat-Niederschlag gewogen. Danach wird die Ausbeute an Kohlendioxid ermittelt und der Wirkungsgrad für den elektrochemischen Abbau der organischen Schadstoffe auf der Grundlage dieser Ausbeute bestimmt.To determine the efficiency the electrochemical degradation of organic pollutants to carbon dioxide becomes the gaseous Trapped the product of the electrolysis reaction with an aqueous solution of 0.1 N NaOH, so that one can assume that the Carbon dioxide is converted into carbonate ion. For one specific reaction time will be a certain amount of barium chloride dihydrate into the container with the given aqueous sodium hydroxide solution, so that a white precipitate of barium carbonate forms. After filtering and drying the Weighed barium carbonate precipitate. After that, the yield of carbon dioxide determined and the efficiency for the electrochemical degradation of organic pollutants on the Determined the basis of this yield.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten AusführungsformDetailed description of the preferred embodiment
Betrachtet man
Die Graphit-Arbeitselektroden
Betrachtet man
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele beschrieben, die jedoch in keiner Weise einschränkend sind. Bei al-len Beispielen sind die Ausbeuten an Kohlendioxid durch Werte wiedergegeben, die auf der Molzahl des Kohlenstoffgehalts der organischen Verbindungen beruhen.The invention is illustrated by the following examples described, which, however, are in no way restrictive. In all examples are the yields of carbon dioxide are represented by values based on the number of moles of carbon in organic compounds based.
Beispiel
77,4 mg (0,56 mmol) 4-Hydroxybenzoesäure wurden in 70 ml deionisiertem. Wasser vorgelegt, und die Mischung wurde mit einer wäßrigen 6 N HCl-Lösung auf pH 1 eingestellt, um eine ungefähr 8 mM Reaktionslösung zu ergeben. Diese Lösung wurde in eine selbstgefertigte elektrochemische Zelle überführt. Zwei Graphit-Elektroden bildeten die Arbeitselektrode. Das Potential wurde ohne Spannungsausgleich konstant bei –0,3 V gegen Ag/AgCl gehalten. Während der Elektrolyse bei Umgebungstemperatur wurde ständig Disauerstoff-Gas eingeleitet, und das gasförmige Produkt Kohlendioxid wurde mit 80 ml einer wäßrigen 0,1 N NaOH-Lösung abgefangen. Nachdem die Reaktionslösung 9 h lang elektrolysiert worden war, wurden 960 mg Bariumchlorid-dihydrat in das Abfanggefäß mit der wäßrigen NaOH-Lösung gegeben, und die Mischung wurde 20 min lang gerührt, wobei ein weißer, kristalliner Niederschlag anfiel. Nach dem Absaugen wurde der Niederschlag mit Wasser gewaschen und dann im Ofen bei 102°C 3 h lang getrocknet, wobei 599 mg Bariumcarbonat erhalten wurden, was einer Ausbeute an Kohlendioxid von 77% entsprach.77.4 mg (0.56 mmol) of 4-hydroxybenzoic acid in 70 ml deionized. Water was introduced and the mixture was with an aqueous 6th N HCl solution adjusted to pH 1 to add an approximately 8 mM reaction solution result. This solution was transferred to a self-made electrochemical cell. Two Graphite electrodes formed the working electrode. The potential was kept constant at –0.3 V against Ag / AgCl without voltage equalization. While the electrolysis at ambient temperature was continuously initiated oxygen gas, and the gaseous Product carbon dioxide was trapped with 80 ml of an aqueous 0.1 N NaOH solution. After the reaction solution After being electrolyzed for 9 hours, 960 mg of barium chloride dihydrate was added into the container with the given aqueous NaOH solution, and the mixture was stirred for 20 minutes, giving a white, crystalline Precipitation occurred. After suction, the precipitate was also Washed water and then dried in the oven at 102 ° C for 3 hours 599 mg of barium carbonate were obtained, which is a yield of carbon dioxide of 77%.
Beispiel 2Example 2
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß das Potential bei –0,1 V gehalten wurde. Es wurden 368 mg Bariumcarbonat erhalten, und die Ausbeute an Kohlendioxid betrug 48%.The procedure of Example 1 was followed repeated, except that this Potential at -0.1 V was held. 368 mg of barium carbonate were obtained, and the yield of carbon dioxide was 48%.
Beispiel
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß das verwendete durchgeperlte Gas Luft anstatt Disauerstoff-Gas war. Es wurden 746 mg Bariumcarbonat erhalten, und die Ausbeute an Kohlendioxid betrug 97%.The procedure of Example 1 was followed repeated, except that this bubbled gas was air rather than oxygen gas. There were Obtained 746 mg of barium carbonate, and the yield of carbon dioxide was 97%.
Beispiel
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß eine wäßrige 18 N H2SO4-Lösung anstelle der wäßrigen 6 N HCl-Lösung verwendet wurde, um den pH-Wert auf 1 einzustellen. Es wurden 243 mg Bariumcarbonat erhalten, und die Ausbeute an Kohlendioxid betrug 31%.The procedure of Example 1 was repeated except that an aqueous 18 NH 2 SO 4 solution was used in place of the aqueous 6 N HCl solution to adjust the pH to 1. 243 mg of barium carbonate were obtained and the yield of carbon dioxide was 31%.
Beispiel
Das Verfahren von Beispiel 4 wurde wiederholt, außer daß 410 mg Natriumchlorid zur Reaktionslösung gegeben wurden. Es wurden 419 mg Bariumcarbonat erhalten, und die Ausbeute an Kohlendioxid betrug 54%.The procedure of Example 4 was followed repeated, except that 410 mg sodium chloride to the reaction solution were given. 419 mg of barium carbonate were obtained, and the The yield of carbon dioxide was 54%.
Beispiel
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß das Potential unter Spannungsausgleich auf –0,6 V gehalten wurde. Es wurden 130 mg Bariumcarbonat erhalten, und die Ausbeute an Kohlendioxid betrug 17%.The procedure of Example 1 was followed repeated, except that this Potential under voltage equalization was kept at -0.6 V. There were Obtained 130 mg of barium carbonate, and the yield of carbon dioxide was 17%.
Beispiel
Das Verfahren von Beispiel 6 wurde wiederholt, außer daß die Reaktion bei pH 0,5 anstatt pH 1 durchgeführt wurde. Es wurden 343 mg Bariumcarbonat erhalten, und die Ausbeute an Kohlendioxid betrug 44%.The procedure of Example 6 was followed repeated, except that the Reaction was carried out at pH 0.5 instead of pH 1. There were 343 mg Obtained barium carbonate, and the yield of carbon dioxide was 44%.
Beispiel
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß das Potential unter Spannungsausgleich auf –1,0 V gehalten wurde. Es wurden 702 mg Bariumcarbonat erhalten, und die Ausbeute an Kohlendioxid betrug 91%.The procedure of Example 1 was followed repeated, except that this Potential was kept at -1.0 V under voltage equalization. There were 702 mg of barium carbonate are obtained, and the yield of carbon dioxide was 91%.
Beispiel
Das Verfahren von Beispiel
Beispiel
111 mg (0,56 mmol) 2,4,6-Trichlorphenol wurden in 70 ml deionisiertem Wasser suspendiert, und die Mischung wurde mit einer wäßrigen 6 N HCl-Lösung auf pH 1 eingestellt, um eine ungefähr 8 mM Reaktionslösung zu ergeben. Diese Lösung wurde in eine selbstgefertigte elektrochemische Zelle überführt. Zwei Graphit-Elektroden bildeten die Arbeitselektrode. Das Potential wurde unter Spannungsausgleich konstant bei –0,8 V gehalten. Während der Elektrolyse bei Umgebungstemperatur wurde ständig Disauerstoff-Gas eingeleitet, und das gasförmige Produkt Kohlendioxid wurde mit 68 ml einer wäßrigen 0,1 N NaOH-Lösung abgefangen. Nachdem die Reakti- onslösung 9 h lang elektrolysiert worden war, wurden 821 mg Bariumchlorid-dihydrat in das Abfanggefäß mit der wäßrigen NaOH-Lösung gegeben, und die Mischung wurde 20 min lang gerührt, wobei ein weißer, kristalliner Niederschlag anfiel. Nach dem Absaugen wurde der Niederschlag mit Wasser gewaschen und dann im Ofen bei 102°C 3 h lang getrocknet, wobei 332 mg Bariumcarbonat erhalten wurden, was einer Ausbeute an Kohlendioxid von 50% entsprach.111 mg (0.56 mmol) of 2,4,6-trichlorophenol suspended in 70 ml of deionized water and the mixture was with an aqueous 6th N HCl solution adjusted to pH 1 to add an approximately 8 mM reaction solution result. This solution was transferred to a self-made electrochemical cell. Two Graphite electrodes formed the working electrode. The potential was kept constant at -0.8 V with voltage equalization. During the Electrolysis at ambient temperature was continuously initiated oxygen gas, and the gaseous Product carbon dioxide was trapped with 68 ml of an aqueous 0.1 N NaOH solution. After the reaction solution After being electrolyzed for 9 hours, 821 mg of barium chloride dihydrate into the container with the given aqueous NaOH solution, and the mixture was stirred for 20 minutes, giving a white, crystalline Precipitation occurred. After suction, the precipitate was washed with water washed and then dried in the oven at 102 ° C for 3 hours, whereby 332 mg of barium carbonate were obtained, which corresponds to a yield of carbon dioxide 50% corresponded.
Beispiel
Das Verfahren von Beispiel 9 wurde wiederholt, außer daß zwei Nontronit-beschichtete Graphit-Elektroden als Arbeitselektrode verwendet wurden. Es wurden 528 mg Bariumcarbonat erhalten, und die Ausbeute an Kohlendioxid betrug 80%.The procedure of Example 9 was followed repeated, except that two Nontronite-coated graphite electrodes are used as working electrodes were. 528 mg of barium carbonate were obtained, and the yield of carbon dioxide was 80%.
Beispiel
52,5 ml deionisiertes Wasser wurden mit einer Lösung von 111 mg (0,56 mmol) 2,4,6-Trichlorphenol in 17,5 ml Acetonitril versetzt, und die Mischung wurde mit einer wäßrigen 6 N HCl-Lösung auf pH 1 eingestellt, um eine ungefähr 8 mM Reaktionslösung zu ergeben. Diese Lösung wurde in eine selbstgefertigte elektrochemische Zelle überführt. Zwei Graphit-Elektroden bildeten die Arbeitselektrode. Das Potential wurde ohne Spannungsausgleich konstant bei –0,3 V gehalten. Während der Elektrolyse bei Umgebungstemperatur wurde ständig Disauerstoff-Gas eingeleitet, und das gasförmige Produkt Kohlendioxid wurde mit 470 ml einer wäßrigen 0,1 N NaOH-Lösung abgefangen. Nachdem die Reaktionslösung 2 h lang elektrolysiert worden war, wurden 5,74 g Bariumchlorid-dihydrat in das Abfanggefäß mit der wäßrigen NaOH-Lösung gegeben, und die wurde Mischung 20 min lang gerührt, wobei ein weißer, kristalliner Niederschlag anfiel. Nach dem Absaugen wurde der Niederschlag mit Wasser gewaschen und dann im Ofen bei 102°C 3 h lang getrocknet, wobei 875 mg Bariumcarbonat erhalten wurden, was einer Ausbeute an erhaltenem Kohlendioxid von 132% entsprach (Acetonitril wurde ebenfalls abgebaut).52.5 ml of deionized water were added with a solution of 111 mg (0.56 mmol) 2,4,6-trichlorophenol in 17.5 ml acetonitrile were added, and the mixture was adjusted to pH with an aqueous 6N HCl solution 1 set to an approximate 8 mM reaction solution to surrender. This solution was transferred to a self-made electrochemical cell. Two Graphite electrodes formed the working electrode. The potential was kept constant at –0.3 V without voltage equalization. During the Electrolysis at ambient temperature was continuously initiated oxygen gas, and the gaseous Product carbon dioxide was trapped with 470 ml of an aqueous 0.1 N NaOH solution. After the reaction solution After being electrolyzed for 2 hours, 5.74 g of barium chloride dihydrate was obtained into the container with the added aqueous NaOH solution, and the mixture was Stirred for 20 minutes, being a white, crystalline precipitate was obtained. After suction, the precipitate washed with water and then dried in the oven at 102 ° C for 3 h, being 875 mg of barium carbonate were obtained, a yield of obtained Carbon dioxide corresponded to 132% (acetonitrile was also broken down).
Beispiel
Das Verfahren von Beispiel 12 wurde wiederholt, außer daß 149 mg Pentachlorphenol anstelle von 2,4,6-Trichlorphenol behandelt wurden. Es wurden 368 mg Bariumcarbonat erhalten, und die Ausbeute an Kohlendioxid betrug 56%.The procedure of Example 12 was repeated, except that 149 mg pentachlorophenol instead of 2,4,6-trichlorophenol treated were. 368 mg of barium carbonate were obtained, and the yield of carbon dioxide was 56%.
Beispiel
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß 600 mg Essigsäure anstelle von 4-Hydroxybenzoesäure behandelt wurden. Die Konzentration bei der Reaktion betrug ungefähr 0,143 M; und 400 ml einer wäßrigen 0,1 N NaOH-Lösung wurden zum Auffangen des Kohlendioxids verwendet. Nachdem die Reaktionslösung 9 h lang elektrolysiert worden war, wurden 4,89 g Bariumchlorid-dihydrat in das Abfanggefäß mit der wäßrigen NaOH-Lösung gegeben, wobei 2,21 g Bariumcarbonat-Niederschlag nach demselben Aufarbeitungsverfahren wie in Beispiel 1 beschrieben erhalten wurden. Die Ausbeute an Kohlendioxid betrug 56%.The procedure of Example 1 was followed repeated, except that 600 mg acetic acid instead of 4-hydroxybenzoic acid were treated. The concentration in the reaction was approximately 0.143 M; and 400 ml of an aqueous 0.1 N NaOH solution were used to collect the carbon dioxide. After the reaction solution 9 h long had been electrolyzed, 4.89 g of barium chloride dihydrate into the container with the given aqueous NaOH solution, 2.21 g of barium carbonate precipitate using the same work-up procedure were obtained as described in Example 1. The yield of carbon dioxide was 56%.
Beispiel
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß 72 mg Naphthalin anstelle von 4-Hydroxybenzoesäure behandelt und 115 ml einer wäßrigen 0,1 N NaOH-Lösung zum Abfangen des Kohlendioxids verwendet wurden. Nachdem die Reaktionslösung 9 h lang elektrolysiert worden war, wurden 1,368 g Bariumchlorid-dihydrat in das Abfanggefäß mit der wäßrigen NaOH-Lösung gegeben, wobei 500 mg Bariumcarbonat-Niederschlag nach demselben Aufarbeitungsverfahren wie bei Beispiel 1 beschrieben erhalten wurden. Die Ausbeute an Kohlendioxid betrug 45%.The procedure of Example 1 was followed repeated, except that 72 mg treated with naphthalene instead of 4-hydroxybenzoic acid and 115 ml of one aqueous 0.1 N NaOH solution were used to capture the carbon dioxide. After the reaction solution 9 h long had been electrolyzed, 1.368 g of barium chloride dihydrate into the container with the given aqueous NaOH solution, taking 500 mg of barium carbonate precipitate following the same work-up procedure as described in Example 1 were obtained. The yield of carbon dioxide was 45%.
Beispiel
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß 25 mg 2,3,4,5-Tetrachlorbiphenyl anstelle von 4-Hydroxybenzoesäure behandelt wurden. Die Konzentration bei der Reaktion betrug ungefähr 1,22 mM, und 45 ml einer wäßrigen 0,05 N NaOH-Lösung wurden zum Auffangen des Kohlendioxids verwendet. Nachdem die Reaktionslösung 72 h. lang elektrolysiert worden war, wurden 251 mg Bariumchlorid-dihydrat in das Abfanggefäß mit der wäßrigen NaOH-Lösung gegeben, wobei 124 mg Bariumcarbonat nach demselben Aufarbeitungsverfahren wie bei Beispiel 1 beschrieben erhalten wurden. Die Ausbeute an Kohlendioxid betrug 61%.The procedure of Example 1 was followed repeated, except that 25th mg treated 2,3,4,5-tetrachlorobiphenyl instead of 4-hydroxybenzoic acid were. The concentration in the reaction was approximately 1.22 mM, and 45 ml of an aqueous 0.05 N NaOH solution were used to collect the carbon dioxide. After the reaction solution 72 H. long had been electrolyzed, 251 mg of barium chloride dihydrate into the container with the given aqueous NaOH solution, where 124 mg barium carbonate according to the same work-up procedure were obtained as described in Example 1. The yield at Carbon dioxide was 61%.
Beispiel
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß 89 mg p-Chloranisol anstelle von 4-Hydroxybenzoesäure behandelt und 80 ml einer wäßrigen 0,1 N NaOH-Lösung zum Abfangen des Kohlendioxids verwendet wurden. Nachdem die Reaktionslösung 9 h lang elektrolysiert worden war, wurden 0,96 g Bariumchlorid-dihydrat in das Auffanggefäß mit der wäßrigen NaOH-Lösung gegeben, wobei 190 mg Bariumcarbonat nach demselben Aufarbetungsverfahren wie bei Beispiel 1 beschrieben erhalten wurden. Die Ausbeute an Kohlendioxid betrug 25%.The procedure of Example 1 was followed repeated, except that 89 mg treated with p-chloroanisole instead of 4-hydroxybenzoic acid and 80 ml of an aqueous 0.1 N NaOH solution were used to capture the carbon dioxide. After the reaction solution 9 h long had been electrolyzed, 0.96 g of barium chloride dihydrate into the receptacle with the given aqueous NaOH solution, where 190 mg barium carbonate according to the same processing were obtained as described in Example 1. The yield at Carbon dioxide was 25%.
Beispiel
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß 52 mg Anilin anstelle von 4-Hydroxybenzoesäure behandelt und 68 ml einer wäßrigen 0,1 N NaOH-Lösung zum Auffangen des Kohlendioxids verwendet wurden. Nachdem die Reaktions lösung 9 h lang elektrolysiert worden war, wurden 0,821 g Bariumchlorid-dihydrat in das Abfanggefäß mit der wäßrigen NaOH-Lösung gegeben, wobei 241 mg Bariumcarbonat nach demselben Aufarbeitungsverfahren wie bei Beispiel 1 beschrieben erhalten wurden. Die Ausbeute an Kohlendioxid betrug 36%.The procedure of Example 1 was followed repeated, except that 52 mg of aniline instead of 4-hydroxybenzoic acid and 68 ml of one aqueous 0.1 N NaOH solution were used to collect the carbon dioxide. After the reaction solution 9 h long had been electrolyzed, 0.821 g of barium chloride dihydrate into the container with the given aqueous NaOH solution, where 241 mg barium carbonate according to the same work-up procedure as described in Example 1 were obtained. The yield of carbon dioxide was 36%.
Beispiel 19Example 19
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde
wiederholt, außer
daß 500
mg Dimethylsulfoxid anstelle von 4-Hydroxybenzoesäure behandelt
wurden. Die Konzentration bei der Reaktion betrug ungefähr 91 mM, und
100 ml einer wäßrigen 0,1
N NaOH-Lösung
wurden zum Auffangen des Kohlendioxids verwendet. Nachdem die Reaktionslösung 9 h
lang elektrolysiert worden war, wurden 3,12 g Bariumchlorid-dihydrat
in das Abfanggefäß mit der
wäßrigen NaOH-Lösung gegeben,
wobei 215 mg Bariumcarbonat nach demselben Aufarbeitungsverfahren
wie bei Beispiel
Beispiel
Das Verfahren von. Beispiel 19 wurde wiederholt, außer daß die Reaktionszeit 43 h anstatt 9 h betrug, und 100 ml einer wäßrigen 0,1 N NaOH-Lösung zum Abfangen des Kohlendioxids verwendet wurden. Es wurden 3,048 g Bariumcarbonat erhalten, und die Ausbeute an Kohlendioxid betrug 75%.The procedure of. Example 19 was repeated, except that the Reaction time was 43 h instead of 9 h, and 100 ml of an aqueous 0.1 N NaOH solution were used to capture the carbon dioxide. There were 3,048 g of barium carbonate was obtained, and the yield of carbon dioxide was 75%.
Beispiel
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß 94 mg 2-Nitrobenzoesäure anstelle von 4-Hydroxybenzoesäure behandelt wurden, und das Potential unter Spannungsausgleich bei –0,8 V gehalten wurde. Es wurden 625 mg Barium carbonat erhalten, und die Ausbeute an Kohlendioxid betrug 81%.The procedure of Example 1 was followed repeated, except that 94 mg of 2-nitrobenzoic acid instead of 4-hydroxybenzoic acid were treated, and the potential was kept at -0.8 V under voltage equalization has been. 625 mg of barium carbonate were obtained, and the yield of carbon dioxide was 81%.
Beispiel
Das Verfahren von Beispiel 20 wurde
wiederholt, außer
daß 44
mg Pyridin anstelle von 2-Nitrobenzoesäure behandelt wurden, 56 ml
einer wäßrigen 0,1
N NaOH-Lösung
zum Abfangen des Kohlendioxids verwendet wurden, und 684 mg Bariumchlorid-dihydrat
zur Bildung des weißen
Bariumcarbonat-Niederschlags zugegeben wurden. Nach demselben Aufarbeitungsverfahren
wie bei Beispiel
Beispiel
Das Verfahren von Beispiel
Beispiel
Das Verfahren von Beispiel 8 wurde wiederholt, außer daß das elektrolytische System mit einer Graphit-Hilfselektrode anstelle einer Platin-Hilfselektrode betrieben und der pH mit einer 12 N HCl-Lösung auf 1 eingestellt wurde. Es wurden 422 mg Bariumcarbonat erhalten, und die Ausbeute an Kohlendioxid betrug 55%.The procedure of Example 8 was followed repeated, except that this electrolytic system with a graphite auxiliary electrode instead operated with a platinum auxiliary electrode and the pH with a 12 N HCl solution 1 was set. 422 mg of barium carbonate were obtained, and the yield of carbon dioxide was 55%.
Gemäß vorliegender Erfindung können viele Arten organischer Schadstoffe einfach, sicher, wirtschaftlich und ohne Bil- dung von Sekundärabfällen elektrochemisch zu Kohlendioxid abgebaut werden.According to the present invention, many can Types of organic pollutants can be broken down electrochemically to carbon dioxide simply, safely, economically and without the formation of secondary waste.
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1997
- 1997-05-08 DE DE1997621226 patent/DE69721226T2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9377448B2 (en) | 2005-10-14 | 2016-06-28 | Thermo Scientific (Bremen) Gmbh | Method for providing a substance for the analysis of isotope ratios |
DE102005049152B4 (en) | 2005-10-14 | 2024-06-06 | Thermo Fisher Scientific (Bremen) Gmbh | Method for providing a substance for the analysis of isotope ratios of C, N, S from organic compounds and device for carrying out an isotope ratio analysis |
Also Published As
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