Evaluation of the reduction of the cephalexin concentration in aqueous solution by electrocoagulation with graphite electrodes at different initial pH values and applied current intensity

Abstract

This researchwas carried out to evaluate the reduction of cephalexin (CEF) concentration in an aqueous solution using electrocoagulation (EC) with graphite electrodes as an alternative to eliminate this pollutant in wastewater. First, the water's electrical conductivity was adjusted with NaCl, that allows the formation of active chlorine species (HOCl and OCl-). Graphite electrodes were used due to their characteristics against anode wear, which occurs with systems in which metallic anodes are used. The effect of the initial pH of the solution (7 and 8) and the intensity of the applied current (1 A and 1,5 A) were analyzed. In order to evaluate the effect of these variables, an experimental design of a central compound type and the response surface methodology were implemented. Additionally, the conditions of the study variables that allow to achieve the greatest effectiveness of the process were determined. It was determined that at pH 7 and an intensity of 1,5 A a removal of 75,5 % is achieved in the cephalexin concentration. For pH 8, a considerable decrease in the percentage of reduction in the concentration of cephalexin is observed, this situation that implies that the variable that has the greatest influence on the response variable is the pH of the aqueous solution.

Esta investigación se llevó a cabo para evaluar la reducción de la concentración de cefalexina (CEF), en solución acuosa por medio de electrocoagulación (EC) con electrodos de grafito como alternativa de eliminación de este contaminante en las aguas residuales. En primer lugar, se ajustó la conductividad eléctrica del agua con NaCl, lo que permitió la formación de especies de cloro activo (HOCl y OCl-). Se emplearon electrodos de grafito debido a sus características frente al desgaste del ánodo, que ocurre con los sistemas en los cuales se emplean ánodos metálicos. Se analizó el efecto del pH inicial de la solución (7 y 8) y la intensidad de corriente aplicada (1 A y 1,5 A). Para evaluar el efecto de estas variables, se implementó un diseño experimental de tipo central compuesto y la metodología de superficie de respuesta. Adicionalmente, se determinó las condiciones de las variables de estudio las cuales permiten alcanzar la mayor efectividad del proceso. Se determinó que a un nivel de pH 7 y una intensidad de 1,5 A se alcanza una remoción del 75,5 % en la concentración de cefalexina. Para un pH 8 se observa una considerable disminución del porcentaje de reducción de concentración de cefalexina, esta situación implica que la variable que presenta mayor influencia sobre la variable de respuesta es el pH de la solución acuosa.

Esta pesquisa foi realizado para avaliar a redução da concentração de cefalexina (CEF) em solução aquosa por eletrocoagulação (EC) com eletrodos de grafite como alternativa para eliminação deste poluente em águas residuárias. Primeiramente, a condutividade elétrica da água foi ajustada com NaCl, o que permitiu a formação de espécies ativas de cloro (HOCl e OCl-). Eletrodos de grafite foram utilizados devido às suas características contra o desgaste anódico, que ocorre em sistemas em que são utilizados anodos metálicos. Foram analisado o efeito do pH inicial da solução (7 e 8) e da intensidade da corrente aplicada (1 A e 1,5 A). Para avaliar o efeito dessas variáveis, um projeto experimental de um tipo de composto central e a metodologia de superfície de resposta foram implementados. Além disso, foram determinadas as condições das variáveis de estudo que permitem alcançar a maior eficácia do processo. Foi determinado que a um nível de pH 7 e uma intensidades de 1,5 A uma remoção de 75,5 % é alcançada na concentração de cefalexina. Para pH 8, observa-se uma diminuição considerável no percentual de redução da concentração de cefalexina, situação que implica que a variável que mais influencia a variável resposta é o pH da solução aquosa.