チタンを陽極として用いた水系媒体からの六価クロムの電気化学的除去。チタンを陽極として用いた水系媒体からの六価クロムの電気化学的除去：六価クロムの間接的な電気化学的還元と三価クロムのin-situ析出を同時に行った

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Chemosphere.2020 Jul;260:127537. S0045-6535(20)31731-8. doi: 10.1016/j.chemosphere.2020.127537.Epub 2020-07-05.

チタンを陽極として用いた水系媒体からの六価クロムの電気化学的除去。チタンを陽極として用いた水系媒体からの六価クロムの電気化学的除去：六価クロムの間接的な電気化学的還元と三価クロムのin-situ析出を同時に行った

Electrochemical Cr(VI) removal from aqueous media using titanium as anode: Simultaneous indirect electrochemical reduction of Cr(VI) and in-situ precipitation of Cr(III).

Fubing Yao
Maocong Jia
Qi Yang
Kun Luo
Fei Chen
Yu Zhong
Li He
Zhoujie Pi
Kunjie Hou
Dongbo Wang
Xiaoming Li

PMID: 32682133 DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.127537.

抄録

本研究では、チタン(Ti)を陽極とするシングルチャンバーセルにおいて、Cr(Ⅵ)の間接的な電気還元とCr(Ⅲ)のその場析出を同時に行うことで、Cr(Ⅵの完全な除去を実現する新規な方法を開発した。)Cr(Ⅵ)及び総Cr除去量,電気エネルギー消費量は、電気化学反応器,電流密度,初期Cr(Ⅵ)及び塩化物(Cl)濃度,初期溶液pHの関数として最適化された。初期Cr(Ⅵ)濃度を0.078mMとした場合、電流密度10mAcmの12時間で最大Cr(Ⅵ)及び全Cr除去効率はそれぞれ80.5%及び79.4%に達し、初期溶液pHを低下させた場合、最大Cr(Ⅵ)及び全Cr除去効率はそれぞれ80.5%及び79.4%に達した。初期溶液のpHを低下させることは、Cr(Ⅵ)の還元に有効であるが、Cr(Ⅲ)の析出が抑制され、全Cr除去効率が低下することがわかった。適切なCl濃度は、Cr(Ⅵ)の除去に十分な還元剤(Ti及びTi)を保証するものであった。反応機構は、Ti負極が腐食してTiとTiを生成し、Cr(Ⅵ)をCr(Ⅲ)に還元するための電子を供給することを実証した。同時に、陰極からの水酸基イオン(OH)の連続生成により、溶液から固体生成物(TiOClCr(OH)(s)がその場で生成・析出することを確認した。本研究は、非貴金属を電極とした新しい電気化学的手法を提供するものである。

In this work, a novel method for complete Cr(Ⅵ) removal was achieved in a single-chamber cell with titanium (Ti) as anode via simultaneous indirect electro-reduction of Cr(Ⅵ) and in-situ precipitation of Cr(Ⅲ). The Cr(Ⅵ) and total Cr removal, and electric energy consumption were optimized as a function of electrochemical reactor, current density, initial Cr(Ⅵ) and chloride (Cl) concentration, and initial solution pH. The maximum Cr(Ⅵ) and total Cr removal efficiency reached 80.5 and 79.4% respectively within 12 h at current density of 10 mA cm as initial Cr(Ⅵ) concentration was 0.078 mM. Decreasing the initial solution pH was beneficial to Cr(Ⅵ) reduction, but Cr(Ⅲ) precipitation was inhibited, resulting in the poor total Cr removal. The suitable Cl concentration guaranteed sufficient reducing agents (Ti and Ti) for Cr(Ⅵ) removal. The reaction mechanism demonstrated that Ti anode could be corroded to produce Ti and Ti, which provided the electrons for reduction of Cr(Ⅵ) to Cr(Ⅲ). Simultaneously, the solid products (TiOClCr(OH)(s)) were in-situ formed and precipitated from the solution due to the continuous generation of hydroxyl ion (OH) from cathode. This study might provide a new electrochemical method with non-precious metal as the electrode for complete Cr(Ⅵ) removal from aqueous media.