Validation of TiO2 mesh anodes for the photoelectrocatalytic abatement of recalcitrant pollutants

An immobilized Titanium Dioxide (TiO2) coating grown directly onto a Titanium mesh by Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) was tested as photoanode for the photoelectrocatalytic abatement of mixtures of pesticides and solvents. In particular, two mixtures of 26 pesticides and 8 aromatic solvents were treated separately. For comparison, several other processes were tested, namely: photolysis, electrochemical oxidation and photocatalysis onto suspended TiO2 powders (Degussa/Evonik P25). Results showed that by optimizing the conductivity of the water sample, the degradation rate follows the order: UV+supported TiO2+bias>UV>UV+TiO2 Degussa P25>supported TiO2+bias. The removal of pesticides and solvents was >97 % after 23 and 43 minutes, respectively. The calculated Electrical Energy per Order (E/EO) in the UV+supported TiO2+bias process was one order of magnitude lower than the one in the UV process. The durability of the photoanode was monitored by photocurrent measurements during operation and by Linear Sweep Voltammetry (LSV) tests. After 17 h of effective operation over a timeframe of 12 months since the synthesis of the catalyst, the photocurrent decreased by 24 %.

Un rivestimento di Biossido di Titanio (TiO2) immobilizzato, sintetizzato direttamente sulla superficie di una rete di Titanio tramite Ossidazione Elettrolitica al Plasma (PEO), è stato testato come fotoanodo per l'abbattimento fotoelettrocatalitico di soluzioni conenenti pesticidi e solventi. In particolare, due soluzioni di 26 pesticidi e 8 solventi aromatici sono state trattate separatamente. Per confronto, diversi altri processi sono stati testati: fotolisi, ossidazione elettrochimica e fotocatalisi con polveri di TiO2 in sospensione (Degussa/Evonik P25). I risultati ottenuti hanno mostrato che, ottimizzando la conducibilità elettrica delle acque trattate, il tasso di degradazione segue l'ordine: UV+TiO2 supportato+bias>UV>UV+TiO2+Degussa P25>TiO2 supportato+bias. La rimozione di pesticidi e solventi è stata di più del 97 % dopo 23 e 43 minuti, rispettivamente. L'Energia Elettrica per Ordine (E/EO) calcolata per il processo UV+TiO2 supportato+bias era di un ordine di grandezza inferiore a quella del processo UV. La durabilità del fotoanodo è stata monitorata tramite misure di fotocorrente durante l'utilizzo e con test di Voltammetria a Scansione Lineare (LSV). Dopo 17 ore di effettivo utilizzo lungo un periodo di 12 mesi dalla sintesi del catalizzatore, la fotocorrente è diminuita del 24 %.