Plačiąja prasme elektrocheminė oksidacija reiškia visą elektrochemijos procesą, kuris apima tiesiogines arba netiesiogines elektrochemines reakcijas, vykstančias ant elektrodo, remiantis oksidacijos-redukcijos reakcijų principais. Šiomis reakcijomis siekiama sumažinti arba pašalinti teršalus iš nuotekų.
Siaurai apibrėžta elektrocheminė oksidacija konkrečiai reiškia anodinį procesą. Šiame procese organinis tirpalas arba suspensija įvedama į elektrolitinį elementą, o naudojant nuolatinę srovę anode išgaunami elektronai, todėl organiniai junginiai oksiduojasi. Arba mažo valentingumo metalai gali būti oksiduojami iki didelio valentingumo metalų jonų prie anodo, kurie vėliau dalyvauja organinių junginių oksidavime. Paprastai tam tikros funkcinės grupės organiniuose junginiuose pasižymi elektrocheminiu aktyvumu. Veikiant elektriniam laukui, šių funkcinių grupių struktūra keičiasi, keičiasi organinių junginių cheminės savybės, mažėja jų toksiškumas ir padidėja jų biologinis skaidumas.
Elektrocheminė oksidacija gali būti suskirstyta į du tipus: tiesioginė oksidacija ir netiesioginė oksidacija. Tiesioginė oksidacija (tiesioginė elektrolizė) apima tiesioginį teršalų pašalinimą iš nuotekų, oksiduojant juos prie elektrodo. Šis procesas apima ir anodinius, ir katodinius procesus. Anodinis procesas apima teršalų oksidaciją anodo paviršiuje, paverčiant juos mažiau toksiškomis arba labiau biologiškai skaidomomis medžiagomis, taip sumažinant arba pašalinant teršalus. Katodinis procesas apima teršalų mažinimą katodo paviršiuje ir pirmiausia naudojamas halogenintų angliavandenilių mažinimui ir pašalinimui bei sunkiųjų metalų regeneravimui.
Katodinis procesas taip pat gali būti vadinamas elektrocheminiu redukavimu. Tai apima elektronų perkėlimą, kad sumažintų sunkiųjų metalų jonus, tokius kaip Cr6+ ir Hg2+, į žemesnę oksidacijos būseną. Be to, jis gali sumažinti chloruotų organinių junginių kiekį, paversdamas juos mažiau toksiškomis arba netoksiškomis medžiagomis, o tai galiausiai padidina jų biologinį skaidumą:
R-Cl + H+ + e → RH + Cl-
Netiesioginė oksidacija (netiesioginė elektrolizė) apima elektrochemiškai sukurtų oksiduojančių arba reduktorių naudojimą kaip reagentus arba katalizatorius, kad teršalai paverčiami mažiau toksiškomis medžiagomis. Netiesioginė elektrolizė gali būti toliau skirstoma į grįžtamuosius ir negrįžtamus procesus. Grįžtamieji procesai (tarpininkaujanti elektrocheminė oksidacija) apima redokso rūšių regeneraciją ir perdirbimą elektrocheminio proceso metu. Kita vertus, negrįžtamuose procesuose organiniams junginiams oksiduoti naudojamos medžiagos, susidarančios negrįžtamų elektrocheminių reakcijų metu, pavyzdžiui, stiprūs oksidatoriai, tokie kaip Cl2, chloratai, hipochloritai, H2O2 ir O3. Negrįžtami procesai taip pat gali generuoti labai oksidacinius tarpinius produktus, įskaitant solvatuotus elektronus, ·HO radikalus, ·HO2 radikalus (hidroperoksilo radikalus) ir ·O2-radikalus (superoksido anijonus), kurie gali būti naudojami teršalams, tokiems kaip cianidas, fenoliai, skaidyti ir pašalinti. COD (Chemical Oxygen Demand) ir S2- jonų, galiausiai paverčiant juos nekenksmingomis medžiagomis.
Tiesioginės anodinės oksidacijos atveju mažos reagentų koncentracijos gali apriboti elektrocheminę paviršiaus reakciją dėl masės perdavimo apribojimų, o netiesioginiams oksidacijos procesams šis apribojimas neegzistuoja. Tiek tiesioginių, tiek netiesioginių oksidacijos procesų metu gali įvykti šalutinių reakcijų, susijusių su H2 arba O2 dujų susidarymu, tačiau šias šalutines reakcijas galima kontroliuoti parenkant elektrodų medžiagas ir valdant potencialą.
Nustatyta, kad elektrocheminė oksidacija yra veiksminga valant nuotekas, kuriose yra didelės organinės koncentracijos, sudėtingos sudėties, daug ugniai atsparių medžiagų ir didelės spalvos. Naudojant elektrocheminio aktyvumo anodus, ši technologija gali efektyviai generuoti labai oksiduojančius hidroksilo radikalus. Šis procesas veda prie patvarių organinių teršalų skaidymo į netoksiškas, biologiškai skaidomas medžiagas ir visišką mineralizaciją į junginius, tokius kaip anglies dioksidas ar karbonatai.
Paskelbimo laikas: 2023-07-07
