二酸化鉛電極を用いたバニリンの電気化学的分解：影響因子と反応経路

Electrochemical degradation of vanillin using lead dioxide electrode: influencing factors and reaction pathways.

• Yuhan Diao
• Yang Yang
• Leilei Cui
• Ying Shen
• Han Wang
• Yingwu Yao

抄録

本研究では、新規なPbO-CuO複合電極をバニリンの電気分解に適用した。本研究では、印加電流密度,初期バニリン濃度,支持電解質濃度,pH値などの操作パラメータを調査し、最適化を行った。120分後、30mg Lのバニリンを含む電流密度50mA cm、pH値5.0の0.10 mol L NaSO溶液では、バニリン除去効率は98.03%に達することができ、COD除去効率は73.28%までであった。この結果から、電気化学的分解は水溶液中のバニリンを除去する能力が高いことがわかる。反応は、速度定数が0.03036分である疑似一次反応速度論モデルに従っている。電気化学的分解の過程では、水酸基化反応、脱アルキル化反応および置換反応を介して、最大8個の水酸基化またはポリヒドロキシル化酸化副生成物が同定された。さらに、最終的に無機水と二酸化炭素に鉱化する分解経路が提案された。

In this study, a novel PbO-CeO composite electrode was applied it to the electrocatalytic degradation of vanillin. The operating parameters such as applied current density, initial vanillin concentration, supporting electrolyte concentration and pH value were investigated and optimized. After 120 minutes, in a 0.10 mol L NaSO solution with a current density of 50 mA cm and a pH value of 5.0 containing 30 mg L vanillin, the vanillin removal efficiency can reach 98.03%, the COD removal efficiency is up to 73.28%. The results indicate that electrochemical degradation has a high ability to remove vanillin in aqueous solution. The reaction follows a pseudo-first-order reaction kinetics model with rate constants of 0.03036 min. In the process of electrochemical degradation, up to 8 hydroxylated or polyhydroxylated oxidation by-products were identified through hydroxylation, dealkylation and substitution reactions. Furthermore, the degradation pathways were proposed, which eventually mineralized into inorganic water and carbon dioxide.