V širšem smislu se elektrokemična oksidacija nanaša na celoten elektrokemijski proces, ki vključuje neposredne ali posredne elektrokemične reakcije, ki potekajo na elektrodi na podlagi principov oksidacijsko-redukcijskih reakcij. Namen teh reakcij je zmanjšati ali odstraniti onesnaževala iz odpadne vode.
Ozko definirana elektrokemijska oksidacija se posebej nanaša na anodni postopek. V tem procesu se organska raztopina ali suspenzija vnese v elektrolitsko celico in z uporabo enosmernega toka se na anodi ekstrahirajo elektroni, kar vodi do oksidacije organskih spojin. Druga možnost je, da se nizkovalentne kovine na anodi oksidirajo v visokovalentne kovinske ione, ki nato sodelujejo pri oksidaciji organskih spojin. Značilno je, da nekatere funkcionalne skupine v organskih spojinah kažejo elektrokemično aktivnost. Pod vplivom električnega polja se struktura teh funkcionalnih skupin spremeni, spremenijo se kemijske lastnosti organskih spojin, zmanjša njihova toksičnost in poveča njihova biorazgradljivost.
Elektrokemijsko oksidacijo lahko razvrstimo v dve vrsti: neposredno oksidacijo in posredno oksidacijo. Neposredna oksidacija (neposredna elektroliza) vključuje neposredno odstranitev onesnaževal iz odpadne vode z oksidacijo na elektrodi. Ta proces vključuje tako anodne kot katodne procese. Anodni postopek vključuje oksidacijo onesnaževal na površini anode, njihovo pretvorbo v manj strupene snovi ali snovi, ki so bolj biorazgradljive, s čimer se zmanjšajo ali odstranijo onesnaževala. Katodni postopek vključuje redukcijo onesnaževal na površini katode in se uporablja predvsem za redukcijo in odstranjevanje halogeniranih ogljikovodikov ter pridobivanje težkih kovin.
Katodni proces lahko imenujemo tudi elektrokemijska redukcija. Vključuje prenos elektronov za redukcijo ionov težkih kovin, kot sta Cr6+ in Hg2+, v njihova nižja oksidacijska stanja. Poleg tega lahko zmanjša količino kloriranih organskih spojin in jih pretvori v manj strupene ali nestrupene snovi, kar na koncu izboljša njihovo biorazgradljivost:
R-Cl + H+ + e → RH + Cl-
Posredna oksidacija (posredna elektroliza) vključuje uporabo elektrokemično ustvarjenih oksidacijskih ali redukcijskih sredstev kot reaktantov ali katalizatorjev za pretvorbo onesnaževal v manj strupene snovi. Posredno elektrolizo lahko nadalje razvrstimo v reverzibilne in ireverzibilne procese. Reverzibilni procesi (posredovana elektrokemična oksidacija) vključujejo regeneracijo in recikliranje redoks vrst med elektrokemičnim procesom. Po drugi strani pa ireverzibilni procesi uporabljajo snovi, ki nastanejo pri ireverzibilnih elektrokemičnih reakcijah, kot so močni oksidanti, kot so Cl2, klorati, hipokloriti, H2O2 in O3, za oksidacijo organskih spojin. Ireverzibilni procesi lahko ustvarijo tudi visoko oksidativne intermediate, vključno s solvatiranimi elektroni, ·HO radikali, ·HO2 radikali (hidroperoksilni radikali) in ·O2- radikali (superoksidni anioni), ki se lahko uporabijo za razgradnjo in odstranjevanje onesnaževal, kot so cianid, fenoli, COD (kemična poraba kisika) in ioni S2-, ki jih na koncu spremeni v neškodljive snovi.
V primeru neposredne anodne oksidacije lahko nizke koncentracije reaktantov omejijo elektrokemično površinsko reakcijo zaradi omejitev prenosa mase, medtem ko ta omejitev ne obstaja za posredne oksidacijske procese. Tako med procesom neposredne kot posredne oksidacije lahko pride do stranskih reakcij, ki vključujejo nastajanje plina H2 ali O2, vendar je te stranske reakcije mogoče nadzorovati z izbiro materialov za elektrode in nadzorom potenciala.
Ugotovljeno je bilo, da je elektrokemična oksidacija učinkovita pri čiščenju odpadne vode z visokimi organskimi koncentracijami, kompleksnimi sestavami, številnimi ognjevzdržnimi snovmi in visoko obarvanostjo. Z uporabo anod z elektrokemijsko aktivnostjo lahko ta tehnologija učinkovito ustvari visoko oksidativne hidroksilne radikale. Ta proces vodi do razgradnje obstojnih organskih onesnaževal v nestrupene, biološko razgradljive snovi in njihove popolne mineralizacije v spojine, kot so ogljikov dioksid ali karbonati.
Čas objave: Sep-07-2023
