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Portugaliae Electrochimica Acta
Print version ISSN 0872-1904
Port. Electrochim. Acta vol.27 no.3 Coimbra 2009
Distribution of Nitrogen Ions Generated in the Electrochemical Oxidation of Nitrogen Containing Organic Compounds
C. C. Jara,1,* C. A. Martínez-Huitle,2 R. A. Torres-Palma3
1 Escuela de Ingeniería Química, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Avda. Brasil 2147, 2362804 Valparaíso, Chile
2 DiSTAM, University of Milan, via Celoria 2, CAP-20133 Milan, Italy
3 Grupo de Electroquímica, Instituto de Química, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Antioquia, A. A. 1226, Medellín, Colombia
Received 25 April 2008; accepted 24 November 2008
Abstract
The electro-oxidation, over platinized titanium and ruthenium oxide anodes, of nitrogen containing molecules (urea, reactive Blue 4 dye, acetonitrile, formamide, guanidine and pyridazine) was investigated, monitoring the products distribution. The N-mineralization leads to have inorganic pollutants (NH3/NH4+ and/or NO2-/NO3-). Amidic and aminic compounds react both in homogeneous (acid hydrolysis) and in heterogeneous phase (direct electroxidation) with a rate depending on the original state of oxidation of nitrogen. Heterocyclic and multiple-bond carbon-nitrogen molecules were effectively converted with negligible mineralization of nitrogen due to the stability of their first oxidation intermediates. The obtained results (high rate of nitrate generation) evidence the need of coupling of the direct electroxidation with other process to limit the nitrate concentration to an accepted level; in accordance, dialysis (of the ammonia cation) and indirect oxidation (chlorine-mediated) were proved to be valid alternatives.
Keywords: electrochemical oxidation, conductive metal-oxide anodes, organic nitrogen, ammonia, nitrates.
Resumen
El presente estudio se centró en la monitorización de la distribución de nitrógeno en los productos de oxidación de compuestos orgánicos nitrogenados (urea, colorante Blue 4, acetonitrilo, formamida, guanidina y piridazina) sobre ánodos de titanio platinado y de óxidos de rutenio. La mineralización del nitrógeno produce contaminantes inorgánicos (NH3/NH4 + y/o NO2 -/NO3 -). Los compuestos amídicos y amínicos reaccionan tanto en fase homogénea (hidrólisis acida) como en fase heterogénea (electroxidación directa), con una velocidad que depende del estado inicial de oxidación del nitrógeno en la molécula orgánica. Las moléculas con enlaces múltiples y heterocíclicos fueron convertidas eficazmente con una mineralización del nitrógeno despreciable, dada la elevada estabilidad de los compuestos intermedios de su oxidación. Los resultados obtenidos (elevada producción de nitratos) evidencian la necesidad de acoplar la electroxidación directa con otros procesos para, de esta forma, limitar la concentración de nitratos a niveles aceptables. Los procesos estudiados, diálisis (del catión amonio) más oxidación indirecta (mediante cloro activo), demostraron ser alternativas validas para este objetivo.
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* Corresponding author. E-mail address: carlos.carlesi@ucv.cl