In 'n breë sin verwys elektrochemiese oksidasie na die hele proses van elektrochemie, wat direkte of indirekte elektrochemiese reaksies behels wat by die elektrode plaasvind gebaseer op die beginsels van oksidasie-reduksie-reaksies. Hierdie reaksies het ten doel om besoedelingstowwe uit afvalwater te verminder of te verwyder.
Eng omskryf verwys elektrochemiese oksidasie spesifiek na die anodiese proses. In hierdie proses word 'n organiese oplossing of suspensie in 'n elektrolitiese sel ingebring, en deur die toepassing van gelykstroom word elektrone by die anode onttrek, wat lei tot die oksidasie van organiese verbindings. Alternatiewelik kan lae-valensie metale geoksideer word tot hoë-valensie metaalione by die anode, wat dan deelneem aan die oksidasie van organiese verbindings. Tipies vertoon sekere funksionele groepe binne organiese verbindings elektrochemiese aktiwiteit. Onder die invloed van 'n elektriese veld ondergaan die struktuur van hierdie funksionele groepe veranderinge, wat die chemiese eienskappe van die organiese verbindings verander, hul toksisiteit verminder en hul bioafbreekbaarheid verbeter.
Elektrochemiese oksidasie kan in twee tipes gekategoriseer word: direkte oksidasie en indirekte oksidasie. Direkte oksidasie (direkte elektrolise) behels die direkte verwydering van besoedeling uit afvalwater deur dit by die elektrode te oksideer. Hierdie proses sluit beide anodiese en katodiese prosesse in. Die anodiese proses behels die oksidasie van besoedelende stowwe by die anode-oppervlak, om dit om te skakel in minder giftige stowwe of stowwe wat meer bioafbreekbaar is, en sodoende besoedelstowwe te verminder of uit te skakel. Die katodiese proses behels die vermindering van besoedeling by die katode-oppervlak en word hoofsaaklik gebruik vir die vermindering en verwydering van gehalogeneerde koolwaterstowwe en die herwinning van swaar metale.
Die katodiese proses kan ook na verwys word as elektrochemiese reduksie. Dit behels die oordrag van elektrone om swaarmetaalione soos Cr6+ en Hg2+ na hul laer oksidasietoestande te reduseer. Daarbenewens kan dit gechloreerde organiese verbindings verminder, dit omskep in minder giftige of nie-giftige stowwe, wat uiteindelik hul bioafbreekbaarheid verbeter:
R-Cl + H+ + e → RH + Cl-
Indirekte oksidasie (indirekte elektrolise) behels die gebruik van elektrochemies gegenereerde oksideer- of reduseermiddels as reaktante of katalisators om besoedelingstowwe in minder giftige stowwe om te skakel. Indirekte elektrolise kan verder geklassifiseer word in omkeerbare en onomkeerbare prosesse. Omkeerbare prosesse (gemedieerde elektrochemiese oksidasie) behels die regenerasie en herwinning van redoksspesies tydens die elektrochemiese proses. Onomkeerbare prosesse, aan die ander kant, gebruik stowwe wat gegenereer word deur onomkeerbare elektrochemiese reaksies, soos sterk oksideermiddels soos Cl2, chlorate, hipochloriete, H2O2 en O3, om organiese verbindings te oksideer. Onomkeerbare prosesse kan ook hoogs oksidatiewe tussenprodukte genereer, insluitend gesolvateerde elektrone, ·HO-radikale, ·HO2-radikale (hidroperoksielradikale), en ·O2-radikale (superoksiedanione), wat gebruik kan word om besoedelingstowwe soos sianied, fenole, af te breek en uit te skakel, COD (Chemical Oxygen Demand), en S2- ione, wat hulle uiteindelik omskep in onskadelike stowwe.
In die geval van direkte anodiese oksidasie kan lae reaktantkonsentrasies die elektrochemiese oppervlakreaksie beperk as gevolg van massa-oordragbeperkings, terwyl hierdie beperking nie vir indirekte oksidasieprosesse bestaan nie. Tydens beide direkte en indirekte oksidasieprosesse kan newe-reaksies wat die generering van H2- of O2-gas behels, voorkom, maar hierdie newe-reaksies kan beheer word deur die keuse van elektrodemateriale en potensiaalbeheer.
Daar is gevind dat elektrochemiese oksidasie effektief is vir die behandeling van afvalwater met hoë organiese konsentrasies, komplekse samestellings, 'n menigte vuurvaste stowwe en hoë kleur. Deur anodes met elektrochemiese aktiwiteit te gebruik, kan hierdie tegnologie hoogs oksidatiewe hidroksielradikale doeltreffend genereer. Hierdie proses lei tot die ontbinding van aanhoudende organiese besoedelingstowwe in nie-giftige, bioafbreekbare stowwe en hul volledige mineralisering in verbindings soos koolstofdioksied of karbonate.
Postyd: Sep-07-2023
