Electrochemical degradation of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) using innovative graphene-based nanostructered materials

Author

Duinslaeger, Nick ORCID

Director

Radjenovic, Jelena ORCID

Rodríguez-Roda Layret, Ignasi ORCID

Date of defense

2024-06-04

Pages

227 p.



Department/Institute

Universitat de Girona. Departament d'Enginyeria Química, Agrària i Tecnologia Agroalimentària

Institut Català de Recerca de l'Aigua (ICRA)

Doctorate programs

Programa de Doctorat en Ciència i Tecnologia de l'Aigua

Abstract

The ubiquitous presence of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in aquatic environments has emerged as a global concern. PFAS are a group of thousands of human-made chemicals that have been a staple in hundreds of commercial and industrial products for decades. Despite their long history of use, scientific studies have shown PFAS have serious adverse impacts on human health and the environment, even at very low levels. Due to their unique chemical structure, PFAS show exceptional stability and ability to repel oil, grease, water, and heat, resulting in their (bio-)accumulation in the environment. Commonly detected in landfill leachate, industrial and municipal wastewater treatment plant effluents, and groundwater contaminated with aqueous film-forming foam (AFFF), PFAS present challenges for conventional and advanced wastewater treatment methods. Consequently, this thesis focuses on investigating the efficacy of electrochemical oxidation (EO) using various doped graphene sponge anodes for PFAS degradation, both in synthetic electrolytes and landfill leachate


La presència omnipresent de substàncies per- i polifluoroalquils (PFAS) en entorns aquàtics ha emergit com una preocupació global. Els PFAS són un grup de milers de substàncies químiques creades per l'home que han estat ingredients principals en centenars de productes comercials i industrials durant dècades. Malgrat la seva llarga història d'ús, hi ha estudis científics que han demostrat que els PFAS tenen greus impactes adversos sobre la salut humana i el medi ambient, fins i tot en concentracions molt baixes. A causa de la seva estructura química única, els PFAS mostren una estabilitat excepcional i la capacitat de repel·lir oli, greix, aigua i calor, la qual cosa resulta en la seva (bio-) acumulació en el medi ambient. Sovint es detecten en lixiviats d’abocadors, efluents de plantes de tractament d'aigües residuals industrials i municipals, i aigües subterrànies contaminades amb escuma formadora de pel·lícula aquosa (AFFF), els PFAS presenten reptes per als mètodes convencionals i avançats de tractament d'aigües residuals. Per tant, aquesta tesi es centra a investigar l'eficàcia de l'oxidació electroquímica (OE) utilitzant diversos ànodes d'esponja de grafè dopats amb diversos elements per a la degradació dels PFAS, tant en electròlits sintètics com en lixiviats d’abocador

Keywords

Tractament electroquímic de l'aigua; Tratamiento electroquímico del agua; Electrochemical water treatment; Substàncies per- i polifluoroalquils; Sustancias per- y polifluoralquiladas; Per- and polyfluorinated substances; PFAS; Òxid de grafè reduït; Óxido de grafeno reducido; Reduced graphene oxide; Sistema electroquímic lliure de clor; Sistema electroquímico libre de cloro; Chlorine-free electrochemical system; Impacte de l'electròlit de suport; Impacto del electrolito de soporte; Supporting electrolyte impact; Espectroscòpia d'impedància electroquímica; Espectroscopia de impedancia electroquímica; Electrochemical impedance spectroscopy; Lixiviats d'abocador; Lixiviados de vertedero; Landfill leachate

Subjects

544 - Physical chemistry; 628 - Public health engineering. Water. Sanitation. Illuminating engineering

Documents

This document contains embargoed files until 2025-12-01

Rights

ADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.