Reductive dechlorination of TCE and cis-DCE by zero-valent iron and iron-based bimetallic reductants

Abstract

CEs are the most frequently detected pollutants in groundwater. Several studies have been shown iron-based bimetallic reductants as a good method toward to chlorinated ethylenes degradation. However, many fundamental issues surrounding the chemistry of this phenomena remains elusive. In this study, kinetics and compound specific isotope analysis for reductive dechlorination of TCE and cis-DCE by unamended iron and iron-based bimetal reductants was evaluated. Generally, all the bimetals reductants tested revealed to increase the reactivity of the degradation, in which palladium and nickel were the additional metals more reactive. Ethene and ethane were the major products of TCE degradation. It is supported the simultaneous hydrogenolysis and β-elimination reaction hypothesis, however, the first step of TCE degradation by Au/Fe undergoes preferably by β-elimination, while by unamended iron, Pt/Fe and Co/Fe goes preferably by hydrogenolysis. No apparent elucidation was obtained to explain the high reactivity on bimetals systems; Degradação do TCE e cis-DCE por ferro de valência zero e redutores bimetálicos à base de ferro Resumo: Etilenos clorados são os poluentes mais frequentemente detetados na água subterrânea. Vários estudos têm mostrado que redutores bimetálicos à base de ferro são um bom método para a degradação dos etilenos clorados. Porém, muitas questões fundamentais acerca da química deste fenómeno permanecem elusivas. Neste estudo foi avaliada a cinética e a análise isotópica de compostos específicos para a degradação do TCE e cis-DCE por ferro e redutores bimetálicos à base de ferro. Genericamente, os redutores bimetálicos mostraram aumentar a reatividade da degradação, sendo paládio e níquel os metais adicionais mais reativos. Os produtos principais da degradação do TCE foram eteno e etano. É apoiada a hipótese da simultaneidade de hidrogenólise e β-eliminação, porém, o primeiro passo da degradação do TCE por Au/Fe é realizada preferencialmente por β-eliminação, enquanto por ferro, Pt/Fe e Co/Fe é realizada preferencialmente por hidrogenólise. Não houve uma elucidação aparente para explicar a reatividade nos sistemas bimetálicos.