Plačiąja prasme elektrocheminis oksidavimas reiškia visą elektrochemijos procesą, apimantį tiesiogines arba netiesiogines elektrochemines reakcijas, vykstančias elektrode, remiantis oksidacijos-redukcijos reakcijų principais. Šių reakcijų tikslas – sumažinti arba pašalinti teršalus iš nuotekų.
Siaurąja prasme elektrocheminė oksidacija reiškia anodinį procesą. Šio proceso metu organinis tirpalas arba suspensija įpilama į elektrolizės elementą, ir, naudojant nuolatinę srovę, prie anodo ištraukiami elektronai, dėl kurių vyksta organinių junginių oksidacija. Arba mažo valentingumo metalai prie anodo gali būti oksiduojami iki didelio valentingumo metalų jonų, kurie vėliau dalyvauja organinių junginių oksidacijoje. Paprastai tam tikros organinių junginių funkcinės grupės pasižymi elektrocheminiu aktyvumu. Veikiant elektriniam laukui, šių funkcinių grupių struktūra keičiasi, keisdama organinių junginių chemines savybes, sumažindama jų toksiškumą ir padidindama jų biologinį skaidomumą.
Elektrocheminę oksidaciją galima suskirstyti į dvi rūšis: tiesioginę oksidaciją ir netiesioginę oksidaciją. 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 redukciją katodo paviršiuje ir daugiausia naudojamas halogenintų angliavandenilių redukcijai ir pašalinimui bei sunkiųjų metalų regeneravimui.
Katodinis procesas taip pat gali būti vadinamas elektrochemine redukcija. Jo metu elektronai pernešami, kad sunkiųjų metalų jonai, tokie kaip Cr6+ ir Hg2+, būtų redukuojami iki žemesnių oksidacijos būsenų. Be to, jis gali redukuoti chlorintus organinius junginius, paversdamas juos mažiau toksiškomis arba netoksiškomis medžiagomis, galiausiai padidindamas jų biologinį skaidomumą:
R-Cl + H+ + e → RH + Cl-
Netiesioginė oksidacija (netiesioginė elektrolizė) apima elektrochemiškai susidarančių oksidatorių arba reduktorių naudojimą kaip reagentus arba katalizatorius, siekiant teršalus paversti mažiau toksiškomis medžiagomis. Netiesioginė elektrolizė gali būti toliau skirstoma į grįžtamuosius ir negrįžtamuosius procesus. Grįžtamieji procesai (tarpininkaujama elektrocheminė oksidacija) apima redokso dalelių regeneraciją ir perdirbimą elektrocheminio proceso metu. Kita vertus, negrįžtamieji procesai naudoja medžiagas, susidarančias negrįžtamų elektrocheminių reakcijų metu, tokias kaip stiprūs oksidatoriai, tokie kaip Cl2, chloratai, hipochloritai, H2O2 ir O3, organiniams junginiams oksiduoti. Negrįžtamieji 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, COD (cheminis deguonies poreikis) ir S2- jonai, skaidyti ir pašalinti, galiausiai juos paverčiant nekenksmingomis medžiagomis.
Tiesioginio anodinio oksidavimo atveju maža reagentų koncentracija gali apriboti elektrocheminę paviršiaus reakciją dėl masės perdavimo apribojimų, o netiesioginio oksidavimo procesuose šis apribojimas neegzistuoja. Tiek tiesioginio, tiek netiesioginio oksidavimo procesų metu gali vykti šalutinės reakcijos, susijusios su H2 arba O2 dujų susidarymu, tačiau šias šalutines reakcijas galima kontroliuoti parenkant elektrodų medžiagas ir kontroliuojant potencialą.
Elektrocheminis oksidavimas pasirodė esąs efektyvus valant nuotekas, kuriose yra didelė organinių medžiagų koncentracija, sudėtingos sudėties, daugybė ugniai atsparių medžiagų ir didelis spalvos kiekis. Naudojant elektrocheminiu aktyvumu pasižyminčius anodus, ši technologija gali efektyviai generuoti labai oksidacinius hidroksilo radikalus. Šis procesas lemia patvarių organinių teršalų skaidymą į netoksiškas, biologiškai skaidžias medžiagas ir jų visišką mineralizaciją į tokius junginius kaip anglies dioksidas ar karbonatai.
Įrašo laikas: 2023 m. rugsėjo 7 d.
