Degradation of Glyphosate in Water by Electro-Oxidation on Magneli Phase: Application to a Nanofiltration Concentrate.
Molecules · 2025 · 30 · PMID 40807328 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 물질과 작용기전 > AMPA·분해
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본 연구는 세계보건기구(WHO)에서 잠재적 발암물질로 분류된 잔류성 제초제인 글리포세이트의 전기화학적 분해에 대한 아연산티타늄($\text{Ti}_4\text{O}_7$) 전극의 효율성을 평가하였다. 공정 운전 변수(pH 및 전류 밀도)를 최적화한 후, 처리된 용액의 광물화 효율 및 분해 부산물의 거동을 총유기탄소(TOC) 분석기와 HPLC/MS를 이용하여 각각 측정하였다. 그 결과, pH = 3에서 전극 표면에서의 하이드록실 라디칼($\cdot\text{OH}$) 생성 증가에 의해 글리포세이트의 분해 및 광물화가 향상되는 것으로 나타났다. 전류 밀도 $14 \text{ mA cm}^{-2}$에서는 $77.8\%$의 광물화율을 보이며 완전한 글리포세이트 제거가 가능하였다. 합성 이온 용액($0.1 \text{ mM}$ 글리포세이트)을 $\text{NF-270}$ 멤브레인을 사용하여 나노여과(nanofiltration)한 후 얻은 고농도 글리포세이트 용액($0.41 \text{ mM}$) 처리에서, $\text{Ti}_4\text{O}_7$는 보론 도핑 다이아몬드(BDD)와 유사한 성능을 나타냈다. 이 조건에서 $\text{Ti}_4\text{O}_7$는 $8 \text{ h}$ 동안 $10 \text{ mA cm}^{-2}$로 구동되어 $81.3\%$의 광물화율을 달성하였으며, 이때 에너지 소비량은 $6.09 \text{ kWh g}^{-1} \text{ TOC}$였다. 이는 $\text{BDD}$가 $5.48 \text{ kWh g}^{-1} \text{ TOC}$로 $90.5\%$를 기록한 것과 비교하였다. 약간의 수율 차이에도 불구하고, $\text{Ti}_4\text{O}_7$는 까다로운 조건 하에서 주목할 만한 효율성을 보여 글리포세이트 전기산화에 있어 $\text{BDD}$의 비용 효율적인 대안으로서의 잠재력을 시사하였다.ORIGINAL ABSTRACT
This study evaluates the efficiency of sub-stoichiometric Ti4O7 titanium oxide anodes for the electrochemical degradation of glyphosate, a persistent herbicide classified as a probable carcinogen by the World Health Organization. After optimizing the process operating parameters (pH and current density), the mineralization efficiency and fate of degradation by-products of the treated solution were determined using a total organic carbon (TOC) analyzer and HPLC/MS, respectively. The results showed that at pH = 3, glyphosate degradation and mineralization are enhanced by the increased generation of hydroxyl radicals (●OH) at the anode surface. A current density of 14 mA cm-2 enables complete glyphosate removal with 77.8% mineralization. Compared with boron-doped diamond (BDD), Ti4O7 shows close performance for treatment of a concentrated glyphosate solution (0.41 mM), obtained after nanofiltration of a synthetic ionic solution (0.1 mM glyphosate), carried out using an NF-270 membrane at a conversion rate (Y) of 80%. At 10 mA cm-2 for 8 h, Ti4O7 achieved 81.3% mineralization with an energy consumption of 6.09 kWh g-1 TOC, compared with 90.5% for BDD at 5.48 kWh g-1 TOC. Despite a slight yield gap, Ti4O7 demonstrates notable efficiency under demanding conditions, suggesting its potential as a cost-effective alternative to BDD for glyphosate electro-oxidation.| 저자 | Awesso, W. M.; Tchakala, I.; Tingry, S.; Lesage, G.; Mendret, J.; Dougna, A. A.; Petit, E.; Bonniol, V.; Alfa-Sika, M. S.; Cretin, M. |
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| 저널 | Molecules (Basel, Switzerland) |
| 권·호·쪽 | 30(15) |
| PMID | 40807328 |
| DOI | 10.1016/j.jhazmat.2007.10.079 |