Modificación superficial de fieltro de grafito con nanopartículas de magnetita Fe3O4 para su uso en un sistema electro-Fenton

Abstract

In this work, an electro-Fenton system was manufactured for the degradation of aromatic-type contaminants in aqueous pollutants and the simultaneous generation of electrical energy. The system consisted in two chambers (anode and cathode) separated by a Nafion membrane. The electrical energy was generated by anodic oxidation of glucose catalyzed by gold. The cathode was made of graphite felt modified on its surface with magnetite nanoparticles (Fe3O4NPs/GFoxi). The magnetite nanoparticles were impregnated on graphite felt by means of a layer-by-layer self-assembled method that uses polydiallyldimethylammonium chloride (PDDA) as a polyelectrolyte. In the anodic chamber, a graphite felt surface modified with gold nanoparticles (AuNPs/GF) was used. The nanoparticles were deposited on the surface of this electrode by electrochemical deposition. The electro-Fenton system generated an average output power of 550 mW m-2, which served as a power supply for carry out pollutant degradation process. This system led to the degradation of 0.35 mmol L-1 of hydrogen potassium phthalate (model pollutant) attaining 73.7% of COD decay during 23 h of treatment at pH 3.

En este trabajo se fabricó un sistema electro-Fenton para la degradación de contaminantes de tipo aromático presentes en soluciones acuosas y la simultánea generación de energía eléctrica. El sistema consistió en dos compartimientos (ánodo y cátodo) separados por una membrana Nafion. La energía eléctrica fue generada por oxidación anódica de glucosa catalizada con oro. El cátodo se fabricó de fieltro de grafito modificado en su superficie con nanopartículas de magnetita (Fe3O4NPs/GFoxi). Las nanopartículas de magnetita se impregnaron sobre el fieltro de grafito mediante el método de autoensamblado capa por capa que emplea cloruro de polidialildimetilamonio (PDDA) como polielectrólito. En el compartimiento anódico, se utilizó fieltro de grafito modificado en su superficie con nanopartículas de oro (AuNPs/GF). Las nanopartículas de oro se depositaron sobre la superficie de este electrodo mediante deposición electrolítica. El sistema electro-Fenton generó una densidad de potencia de 550 mW m-2 que sirvió como fuente de alimentación para llevar a cabo el proceso de degradación de contaminantes. El sistema condujo a la degradación de 0.35 mmol L-1 de ftalato ácido de potasio (contaminante modelo). Se observó un porcentaje de decaimiento de DQO de 73.7 % durante 23h de tratamiento a pH 3.