În sens larg, oxidarea electrochimică se referă la întregul proces de electrochimie, care implică reacții electrochimice directe sau indirecte care au loc la electrod pe baza principiilor reacțiilor de oxidare-reducere. Aceste reacții urmăresc reducerea sau eliminarea poluanților din apele uzate.
Definită în mod restrâns, oxidarea electrochimică se referă în mod specific la procesul anodic. În acest proces, o soluție sau suspensie organică este introdusă într-o celulă electrolitică, iar prin aplicarea curentului continuu, electronii sunt extrași de la anod, ducând la oxidarea compușilor organici. Alternativ, metalele cu valență scăzută pot fi oxidate în ioni metalici cu valență mare la anod, care apoi participă la oxidarea compușilor organici. De obicei, anumite grupe funcționale din compușii organici prezintă activitate electrochimică. Sub influența unui câmp electric, structura acestor grupe funcționale suferă modificări, modificând proprietățile chimice ale compușilor organici, reducându-le toxicitatea și sporind biodegradabilitatea acestora.
Oxidarea electrochimică poate fi clasificată în două tipuri: oxidare directă și oxidare indirectă. Oxidarea directă (electroliza directă) presupune îndepărtarea directă a poluanților din apele uzate prin oxidarea acestora la electrod. Acest proces include atât procese anodice, cât și catodice. Procesul anodic presupune oxidarea poluanților la suprafața anodului, transformându-i în substanțe mai puțin toxice sau substanțe mai biodegradabile, reducând sau eliminând astfel poluanții. Procesul catodic implică reducerea poluanților la suprafața catodului și este utilizat în principal pentru reducerea și îndepărtarea hidrocarburilor halogenate și recuperarea metalelor grele.
Procesul catodic poate fi denumit și reducerea electrochimică. Acesta implică transferul de electroni pentru a reduce ionii de metale grele, cum ar fi Cr6+ și Hg2+, în stările lor inferioare de oxidare. În plus, poate reduce compușii organici clorurati, transformându-i în substanțe mai puțin toxice sau netoxice, sporind în cele din urmă biodegradabilitatea acestora:
R-Cl + H+ + e → RH + Cl-
Oxidarea indirectă (electroliza indirectă) implică utilizarea agenților oxidanți sau reducători generați electrochimic ca reactanți sau catalizatori pentru a transforma poluanții în substanțe mai puțin toxice. Electroliza indirectă poate fi clasificată în continuare în procese reversibile și ireversibile. Procesele reversibile (oxidarea electrochimică mediată) implică regenerarea și reciclarea speciilor redox în timpul procesului electrochimic. Procesele ireversibile, pe de altă parte, utilizează substanțe generate din reacții electrochimice ireversibile, cum ar fi agenți oxidanți puternici precum Cl2, clorați, hipocloriți, H2O2 și O3, pentru a oxida compușii organici. Procesele ireversibile pot genera, de asemenea, intermediari puternic oxidativi, inclusiv electroni solvați, radicali ·HO, ·radicali H02 (radicali hidroperoxil) și radicali ·O2- (anioni superoxid), care pot fi utilizați pentru degradarea și eliminarea poluanților precum cianura, fenolii, COD (Cererea chimică de oxigen) și ioni S2-, transformându-i în cele din urmă în substanțe inofensive.
În cazul oxidării anodice directe, concentrațiile scăzute de reactanți pot limita reacția electrochimică de suprafață din cauza limitărilor transferului de masă, în timp ce această limitare nu există pentru procesele de oxidare indirectă. În timpul proceselor de oxidare atât directe, cât și indirecte, pot apărea reacții secundare care implică generarea de gaz H2 sau O2, dar aceste reacții secundare pot fi controlate prin selectarea materialelor electrozilor și controlul potențialului.
S-a constatat că oxidarea electrochimică este eficientă pentru tratarea apelor uzate cu concentrații organice ridicate, compoziții complexe, o multitudine de substanțe refractare și colorare ridicată. Prin utilizarea anozilor cu activitate electrochimică, această tehnologie poate genera eficient radicali hidroxil puternic oxidativi. Acest proces duce la descompunerea poluanților organici persistenti în substanțe netoxice, biodegradabile și la mineralizarea completă a acestora în compuși precum dioxidul de carbon sau carbonați.
Ora postării: 07-sept-2023
