У ширем смислу, електрохемијска оксидација се односи на целокупни процес електрохемије, који укључује директне или индиректне електрохемијске реакције које се одвијају 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 уводи у електролитичку ћелију, и применом једносмерне струје, електрони се екстрахују на аноди, што доводи до оксидације органских једињења. Алтернативно, метали ниског валентног статуса могу се оксидовати у јоне метала високог валентног статуса 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 побољшавајући њихову биоразградивост.
Електрохемијска оксидација се може поделити у два типа: директна оксидација и индиректна оксидација. Директна оксидација (директна електролиза) подразумева директно уклањање загађивача из отпадних вода њиховом оксидацијом на електроди. Овај процес обухвата и анодне и катодне процесе. Анодни процес подразумева оксидацију загађивача на површини аноде, претварајући их у мање токсичне супстанце или супстанце које су биоразградивије, чиме се смањују или елиминишу загађивачи. Катодни процес подразумева смањење загађивача на површини катоде и првенствено се користи за смањење и уклањање халогенованих угљоводоника и опоравак тешких метала.
Катодни процес се такође може назвати електрохемијском редукцијом. Он подразумева пренос електрона како би се јони тешких метала, као што су Cr6+ и Hg2+, редуковали у њихова нижа оксидациона стања. Поред тога, може редуковати хлорисана органска једињења, трансформишући их у мање токсичне или нетоксичне супстанце, што на крају побољшава њихову биоразградивост:
R-Cl + H+ + e → RH + Cl-
Индиректна оксидација (индиректна електролиза) подразумева употребу електрохемијски генерисаних оксидационих или редукционих средстава 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. Иреверзибилни процеси, с друге стране, користе супстанце генерисане из иреверзибилних електрохемијских реакција, као што су јаки оксидациони агенси попут Cl2, хлората, хипохлорити, H2O2 и O3, за оксидацију органских једињења. Иреверзибилни процеси такође могу генерисати високо оксидативне интермедијере, укључујући солватиране електроне, ·HO радикале, ·HO2 радикале (хидропероксил радикали) и ·O2- радикале (супероксидни ањони), који се могу користити за разградњу и елиминацију загађивача као што су цијанид, феноли, COD (хемијска потрошња кисеоника) и S2- јони, на крају их трансформишући 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 индиректне процесе оксидације. Током и директних и индиректних процеса оксидације, могу се јавити споредне реакције које укључују стварање гаса H2 или O2, али се ове споредне реакције могу контролисати избором материјала електрода и контролом потенцијала.
Утврђено је да је електрохемијска оксидација ефикасна за пречишћавање отпадних вода са високим органским концентрацијама, сложеним саставима, мноштвом ватросталних супстанци и јаком обојеношћу. Коришћењем анода са електрохемијском активношћу, ова технологија може ефикасно генерисати високо оксидативне хидроксилне радикале. Овај процес доводи до разградње постојаних органских загађивача у нетоксичне, биоразградиве супстанце и њихове потпуне минерализације у једињења попут угљен-диоксида или карбоната.
Време објаве: 07.09.2023.
