У ширем смислу, електрохемијска оксидација се односи на цео процес електрохемије, који укључује директне или индиректне електрохемијске реакције које се дешавају на електроди на основу принципа оксидационо-редукционих реакција. Ове реакције имају за циљ смањење или уклањање загађивача из отпадних вода.
Уско дефинисана, електрохемијска оксидација се посебно односи на анодни процес. У овом процесу, органски раствор или суспензија се уноси у електролитичку ћелију, а применом једносмерне струје, електрони се екстрахују на аноди, што доводи до оксидације органских једињења. Алтернативно, нисковалентни метали могу да се оксидују до високовалентних металних јона на аноди, који затим учествују у оксидацији органских једињења. Типично, одређене функционалне групе унутар органских једињења показују електрохемијску активност. Под утицајем електричног поља, структура ових функционалних група се мења, мењајући хемијска својства органских једињења, смањујући њихову токсичност и повећавајући њихову биоразградљивост.
Електрохемијска оксидација се може категорисати у две врсте: директна оксидација и индиректна оксидација. Директна оксидација (директна електролиза) подразумева директно уклањање загађивача из отпадних вода оксидацијом на електроди. Овај процес укључује и анодне и катодне процесе. Анодни процес укључује оксидацију загађивача на површини аноде, претварајући их у мање токсичне супстанце или супстанце које су биоразградивије, чиме се смањују или елиминишу загађивачи. Катодни процес укључује смањење загађивача на површини катоде и првенствено се користи за редукцију и уклањање халогенизованих угљоводоника и опоравак тешких метала.
Катодни процес се такође може назвати електрохемијском редукцијом. Укључује пренос електрона да би се јони тешких метала као што су Цр6+ и Хг2+ редуковали у њихова нижа оксидациона стања. Поред тога, може смањити хлорисана органска једињења, претварајући их у мање токсичне или нетоксичне супстанце, на крају повећавајући њихову биоразградљивост:
Р-Цл + Х+ + е → РХ + Цл-
Индиректна оксидација (индиректна електролиза) укључује употребу електрохемијски генерисаних оксидационих или редукционих агенаса као реактаната или катализатора за претварање загађивача у мање токсичне супстанце. Индиректна електролиза се даље може класификовати на реверзибилне и иреверзибилне процесе. Реверзибилни процеси (посредована електрохемијска оксидација) укључују регенерацију и рециклажу редокс врста током електрохемијског процеса. Неповратни процеси, с друге стране, користе супстанце настале иреверзибилним електрохемијским реакцијама, као што су јака оксидациона средства као што су Цл2, хлорати, хипохлорит, Х2О2 и О3, за оксидацију органских једињења. Неповратни процеси такође могу да генеришу високо оксидативне интермедијере, укључујући солватиране електроне, ·ХО радикале, ·ХО2 радикале (хидропероксил радикале) и ·О2- радикале (супероксидни ањони), који се могу користити за разградњу и елиминацију загађивача као што су цијанид, феноли, ЦОД (хемијска потражња за кисеоником) и С2- јони, претварајући их у безопасне супстанце.
У случају директне анодне оксидације, ниске концентрације реактаната могу ограничити електрохемијску површинску реакцију због ограничења преноса масе, док ово ограничење не постоји за процесе индиректне оксидације. Током процеса директне и индиректне оксидације, могу се јавити нуспојаве које укључују стварање гаса Х2 или О2, али ове споредне реакције се могу контролисати избором материјала за електроде и контролом потенцијала.
Утврђено је да је електрохемијска оксидација ефикасна за пречишћавање отпадних вода са високим органским концентрацијама, сложеним саставима, мноштвом ватросталних супстанци и високом обојеношћу. Коришћењем анода са електрохемијском активношћу, ова технологија може ефикасно да генерише високо оксидативне хидроксилне радикале. Овај процес доводи до разлагања упорних органских загађивача у нетоксичне, биоразградиве супстанце и њихове потпуне минерализације у једињења попут угљен-диоксида или карбоната.
Време поста: Сеп-07-2023
