Development of three-dimensional electrochemical systems for the degradation of persistent contaminants and disinfection

dc.contributor
Universitat de Girona. Departament d'Enginyeria Química, Agrària i Tecnologia Agroalimentària
dc.contributor.author
Norra, Giannis-Florjan
dc.date.accessioned
2024-12-19T17:28:32Z
dc.date.available
2024-12-19T17:28:32Z
dc.date.issued
2024-10-24
dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/10803/693006
dc.description.abstract
ENG- The objective of this thesis is to assess novel electrochemical techniques for the degradation of persistent organic contaminants and water disinfection, focusing on 3D system methodologies. The initial two chapters of the thesis involved the evaluation of graphite granules and activated carbon granules as particle electrodes, with an additional investigation into the impact of reduced graphene oxide (RGO) coating. Furthermore, the regeneration and reuse of particle electrodes was examined. The incorporation of particle electrodes resulted in improved removal of persistent organic contaminants from water, accompanied by a reduction in energy consumption within the system. Additionally, the inclusion of particle electrodes helped to mitigate the formation of toxic by-products typically generated in electrochemical processes involving the presence of chloride. The application of RGO coating also yielded positive outcomes, and partial regeneration of the granules was successfully achieved, enabling their reuse across multiple cycles, even in real wastewater matrices. In the final section of the thesis, graphene sponge electrodes were fabricated using a cost-effective bottom-up synthesis approach, incorporating RGO coating. These electrodes were employed as both anodes and cathodes for electrochemical disinfection, successfully eliminating E. coli without the contribution of chlorine species. Near-total eradication of E. coli was observed in both phosphate buffer and actual tap water. Additionally, the system's energy consumption was reduced through the application of intermittent current. Overall, the thesis proves the great potential of 3D electrochemical methods for the treatment of both persistent contaminants and disinfection and addresses some of the main limitations of the electrochemical methods, such as the high energy consumption, high cost of electrodes and formation of toxic by-products
ca
dc.description.abstract
CAT- L'objectiu d'aquesta tesi és avaluar noves tècniques electroquímiques per a la degradació de contaminants orgànics persistents i la desinfecció de l'aigua, centrant-se en metodologies de sistemes 3D. Els dos primers capítols de la tesi van consistir en l'avaluació de grànuls de grafit i grànuls de carboni activat com elèctrodes de partícules, amb una investigació addicional sobre l'impacte del recobriment reduït òxid de grafè reduït (RGO). A més, es va examinar la regeneració i reutilització d'elèctrodes de partícules. La incorporació d'elèctrodes de partícules va donar lloc a una millor eliminació de contaminants orgànics persistents de l'aigua, acompanyada d'una reducció del consum d'energia del sistema. A més, la inclusió d'elèctrodes de partícules va ajudar a mitigar la formació de sub-productes tòxics típicament generats en processos electroquímics que impliquen la presència de clorur. L'aplicació del recobriment RGO també va donar resultats positius, i la regeneració parcial dels grànuls es va aconseguir amb èxit, permetent la seva reutilització a través de múltiples cicles, fins i tot en matrius reals d'aigües residuals. En la secció final de la tesi, es van fabricar elèctrodes d'esponja de grafè utilitzant un enfocament de síntesi ascendent rendible, incorporant el revestiment RGO. Aquests elèctrodes van ser utilitzats com a ànodes i càtodes per a la desinfecció electroquímica, eliminant amb èxit E. coli sense la contribució d'espècies de clor. L'erradicació gairebé total d'E. coli es va observar tant en el tampó de fosfat com en l'aigua de l'aixeta real. A més, el consum d'energia del sistema es va reduir mitjançant l'aplicació de corrent intermitent. En general, la tesi demostra el gran potencial dels mètodes electroquímics 3D per al tractament tant de contaminants persistents com de desinfecció i aborda algunes de les principals limitacions dels mètodes electroquímics, com l'alt consum energètic, l'alt cost dels elèctrodes i la formació de sub-productes tòxics
ca
dc.format.extent
162 p.
ca
dc.language.iso
eng
ca
dc.publisher
Universitat de Girona
dc.rights.license
L'accés als continguts d'aquesta tesi queda condicionat a l'acceptació de les condicions d'ús establertes per la següent llicència Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
ca
dc.rights.uri
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
*
dc.source
TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
dc.subject
Oxidació electroquímica
ca
dc.subject
Oxidación electroquímica
ca
dc.subject
Electrochemical oxidation
ca
dc.subject
Grafè
ca
dc.subject
Grafeno
ca
dc.subject
Graphene
ca
dc.subject
Tractament d'aigües
ca
dc.subject
Tratamiento de aguas
ca
dc.subject
Water treatment
ca
dc.subject
Desinfecció
ca
dc.subject
Desinfección
ca
dc.subject
Disinfection
ca
dc.subject
Contaminants orgànics persistents
ca
dc.subject
Contaminantes orgánicos persistentes
ca
dc.subject
Persistent organic contaminants
ca
dc.subject
contaminantes orgánicos persistentes
ca
dc.subject
Reactor electroquímic de llit empacat
ca
dc.subject
Reactor electroquímico de lecho empacado
ca
dc.subject
Packed bed electrochemical reactor
ca
dc.title
Development of three-dimensional electrochemical systems for the degradation of persistent contaminants and disinfection
ca
dc.type
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
dc.type
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.subject.udc
502
ca
dc.subject.udc
574
ca
dc.subject.udc
628
ca
dc.contributor.director
Radjenovic, Jelena
dc.contributor.tutor
Comas Matas, Joaquim
dc.embargo.terms
cap
ca
dc.rights.accessLevel
info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.description.degree
Programa de Doctorat en Ciència i Tecnologia de l'Aigua


Documents

tgn_20241024.pdf

3.951Mb PDF

This item appears in the following Collection(s)