Improving treatment of VOCs by integration of absorption columns into electrochemical cells using 3-D printing technology

Autor: Granados, Rafael, Montiel, Miguel A., Arias Sanchez, Andrea Nataly, Fernández Marchante, Carmen María, Lobato Bajo, Justo, Rodrigo Rodrigo, Manuel Andrés
Rok vydání: 2023
Předmět:
Zdroj: Electrochimica Acta. 451:142298
ISSN: 0013-4686
DOI: 10.1016/j.electacta.2023.142298
Popis: This work is focused on the evaluation of the performance of a novel integrated electrochemically assisted absorption reactor. This reactor combines a PEM cell (equipped with Nafion 117 membranes, boron doped diamond anode and titanium cathode) and a packed absorption column into a one compartment device that helps to maximize the use of electrogenerated oxidants by promoting the oxidation of gaseous pollutants. The device has been made using 3D printing technology with a clear Formlabs resin as printing material. Benzene was used as model of volatile organic compound (VOCs). Results demonstrate that this technology prevents wasting of ozone and obtains high efficiencies in the removal of benzene. As well, it is shed light on the mechanisms of benzene absorption and degradation in the liquid phase and on the effect of the current density on the efficiency of the process. Maximum removal efficiencies of nearly 60% are attained working at 50 mA·cm−2 with a moderate energy consumption. Lower degradation at higher current densities is explained in terms of the benzene desorption from liquid to gas phase provoked by the intense gas generation at the electrochemical cell (mainly H2 and O2). These results demonstrate the viability of this new reactor for the removal of VOC's.
Este trabajo se centra en la evaluación del rendimiento de un nuevo reactor integrado de absorción asistido electroquímicamente. Este reactor combina una celda PEM (equipada con membranas Nafion 117, ánodo de diamante dopado con boro y cátodo de titanio) y una columna de absorción empaquetada en un dispositivo de un compartimento que ayuda a maximizar el uso de oxidantes electrogenerados al promover la oxidación de contaminantes gaseosos . El dispositivo se ha fabricado con tecnología de impresión 3D con una resina transparente de Formlabs como material de impresión. El benceno se utilizó como modelo de compuesto orgánico volátil.(COV). Los resultados demuestran que esta tecnología evita el desperdicio de ozono y obtiene altas eficiencias en la remoción de benceno. Asimismo, se arroja luz sobre los mecanismos de absorción y degradación del benceno en fase líquida y sobre el efecto de la densidad de corriente sobre la eficiencia del proceso. Se alcanzan eficiencias máximas de remoción cercanas al 60% trabajando a 50 mA·cm −2 con un consumo energético moderado. La menor degradación a mayores densidades de corriente se explica en términos de la desorción del benceno de la fase líquida a la gaseosa provocada por la intensa generación de gas en la celda electroquímica (principalmente H 2 y O 2 ). Estos resultados demuestran la viabilidad de este nuevo reactor para la eliminación de COV's.
Databáze: OpenAIRE
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