Tágabb értelemben az elektrokémiai oxidáció az elektrokémia teljes folyamatát jelenti, amely az oxidációs-redukciós reakciók elvein alapuló direkt vagy közvetett elektrokémiai reakciókat foglal magában az elektródán. E reakciók célja a szennyező anyagok csökkentése vagy eltávolítása a szennyvízből.
A szűken definiált elektrokémiai oxidáció kifejezetten az anódos folyamatra utal. Ennek során szerves oldatot vagy szuszpenziót vezetnek be egy elektrolitikus cellába, és egyenáram alkalmazásával az anódnál elektronokat vonnak ki, ami a szerves vegyületek oxidációjához vezet. Alternatív megoldásként az alacsony vegyértékű fémeket az anódon nagy vegyértékű fémionokká oxidálhatjuk, amelyek azután részt vesznek a szerves vegyületek oxidációjában. Jellemzően a szerves vegyületek bizonyos funkciós csoportjai elektrokémiai aktivitást mutatnak. Az elektromos tér hatására e funkciós csoportok szerkezete megváltozik, megváltoztatva a szerves vegyületek kémiai tulajdonságait, csökkentve toxicitásukat és fokozva biológiai lebonthatóságukat.
Az elektrokémiai oxidáció két típusra osztható: közvetlen oxidációra és közvetett oxidációra. A közvetlen oxidáció (közvetlen elektrolízis) magában foglalja a szennyező anyagok közvetlen eltávolítását a szennyvízből az elektródán történő oxidáció révén. Ez a folyamat magában foglalja mind az anódos, mind a katódos folyamatokat. Az anódos folyamat során a szennyező anyagokat az anód felületén oxidálják, kevésbé mérgező anyagokká vagy biológiailag jobban lebontható anyagokká alakítják át, ezáltal csökkentik vagy eltávolítják a szennyező anyagokat. A katódos eljárás során a katód felületén redukálják a szennyező anyagokat, és elsősorban halogénezett szénhidrogének redukálására és eltávolítására, valamint nehézfémek visszanyerésére használják.
A katódos folyamatot elektrokémiai redukciónak is nevezhetjük. Ez magában foglalja az elektronok átvitelét, hogy a nehézfém-ionokat, például a Cr6+-t és a Hg2+-t alacsonyabb oxidációs állapotukba redukálják. Ezenkívül csökkentheti a klórozott szerves vegyületeket, kevésbé mérgező vagy nem mérgező anyagokká alakítva azokat, végső soron javítva biológiai lebonthatóságukat:
R-Cl + H+ + e → RH + Cl-
A közvetett oxidáció (közvetett elektrolízis) magában foglalja az elektrokémiai úton előállított oxidáló vagy redukáló szerek reagensként vagy katalizátorként történő felhasználását a szennyező anyagok kevésbé mérgező anyagokká történő átalakítására. A közvetett elektrolízis tovább osztályozható reverzibilis és irreverzibilis folyamatokra. A reverzibilis folyamatok (mediált elektrokémiai oxidáció) magukban foglalják a redox fajták regenerálódását és újrahasznosítását az elektrokémiai folyamat során. Az irreverzibilis folyamatok viszont irreverzibilis elektrokémiai reakciók során keletkező anyagokat, például erős oxidálószereket, például Cl2-t, klorátokat, hipokloritokat, H2O2-t és O3-at használnak fel a szerves vegyületek oxidálására. A visszafordíthatatlan folyamatok erősen oxidatív intermediereket is generálhatnak, beleértve a szolvatált elektronokat, ·HO-gyököket, ·HO2-gyököket (hidroperoxil-gyökök) és ·O2-gyököket (szuperoxid-anionokat), amelyek felhasználhatók a szennyező anyagok, például cianid, fenolok, lebontására és eltávolítására. KOI (Chemical Oxygen Demand) és S2-ionok, végső soron ártalmatlan anyagokká alakítva őket.
Közvetlen anódos oxidáció esetén az alacsony reagenskoncentráció korlátozhatja az elektrokémiai felületi reakciót a tömegtranszfer korlátai miatt, míg ez a korlátozás nem létezik a közvetett oxidációs folyamatoknál. Mind a direkt, mind a közvetett oxidációs folyamatok során előfordulhatnak mellékreakciók H2 vagy O2 gáz képződésével, de ezek a mellékreakciók az elektródák anyagának kiválasztásával és a potenciál szabályozással szabályozhatók.
Az elektrokémiai oxidáció hatékonynak bizonyult a magas szerves koncentrációjú, összetett összetételű, sok tűzálló anyaggal és magas színeződéssel rendelkező szennyvíz kezelésére. Az elektrokémiai aktivitású anódok felhasználásával ez a technológia hatékonyan képes erősen oxidatív hidroxilgyököket generálni. Ez a folyamat a perzisztens szerves szennyező anyagok nem mérgező, biológiailag lebomló anyagokká bomlásához és teljes mineralizációjához vezet, olyan vegyületekké, mint a szén-dioxid vagy karbonátok.
Feladás időpontja: 2023.07.07
