Në një kuptim të gjerë, oksidimi elektrokimik i referohet të gjithë procesit të elektrokimisë, i cili përfshin reaksione elektrokimike direkte ose indirekte që ndodhin në elektrodë bazuar në parimet e reaksioneve oksido-reduktuese. Këto reagime synojnë të reduktojnë ose largojnë ndotësit nga ujërat e zeza.
I përcaktuar ngushtë, oksidimi elektrokimik i referohet në mënyrë specifike procesit anodik. Në këtë proces, një solucion organik ose suspension futet në një qelizë elektrolitike dhe përmes aplikimit të rrymës së drejtpërdrejtë, elektronet nxirren në anodë, duke çuar në oksidimin e përbërjeve organike. Përndryshe, metalet me valencë të ulët mund të oksidohen në jone metalike me valencë të lartë në anodë, të cilat më pas marrin pjesë në oksidimin e përbërjeve organike. Në mënyrë tipike, grupe të caktuara funksionale brenda përbërjeve organike shfaqin aktivitet elektrokimik. Nën ndikimin e një fushe elektrike, struktura e këtyre grupeve funksionale pëson ndryshime, duke ndryshuar vetitë kimike të përbërjeve organike, duke zvogëluar toksicitetin e tyre dhe duke rritur biodegradueshmërinë e tyre.
Oksidimi elektrokimik mund të kategorizohet në dy lloje: oksidimi i drejtpërdrejtë dhe oksidimi indirekt. Oksidimi i drejtpërdrejtë (elektroliza e drejtpërdrejtë) përfshin heqjen e drejtpërdrejtë të ndotësve nga ujërat e zeza duke i oksiduar ato në elektrodë. Ky proces përfshin procese anodike dhe katodike. Procesi anodik përfshin oksidimin e ndotësve në sipërfaqen e anodës, duke i kthyer ato në substanca ose substanca më pak toksike që janë më të biodegradueshme, duke reduktuar ose eliminuar ndotësit. Procesi katodik përfshin reduktimin e ndotësve në sipërfaqen e katodës dhe përdoret kryesisht për reduktimin dhe heqjen e hidrokarbureve të halogjenizuara dhe rikuperimin e metaleve të rënda.
Procesi katodik mund të quhet gjithashtu reduktim elektrokimik. Ai përfshin transferimin e elektroneve për të reduktuar jonet e metaleve të rënda si Cr6+ dhe Hg2+ në gjendjet e tyre më të ulëta të oksidimit. Për më tepër, mund të reduktojë përbërjet organike të kloruruara, duke i shndërruar ato në substanca më pak toksike ose jo toksike, duke rritur përfundimisht biodegradueshmërinë e tyre:
R-Cl + H+ + e → RH + Cl-
Oksidimi indirekt (elektroliza indirekte) përfshin përdorimin e agjentëve oksidues ose reduktues të gjeneruar elektrokimikë si reaktantë ose katalizatorë për të kthyer ndotësit në substanca më pak toksike. Elektroliza indirekte mund të klasifikohet më tej në procese të kthyeshme dhe të pakthyeshme. Proceset e kthyeshme (oksidimi elektrokimik i ndërmjetësuar) përfshijnë rigjenerimin dhe riciklimin e specieve redoks gjatë procesit elektrokimik. Proceset e pakthyeshme, nga ana tjetër, përdorin substanca të krijuara nga reaksione elektrokimike të pakthyeshme, të tilla si agjentë të fortë oksidues si Cl2, klorate, hipoklorit, H2O2 dhe O3, për të oksiduar komponimet organike. Proceset e pakthyeshme mund të gjenerojnë gjithashtu ndërmjetësues shumë oksidativ, duke përfshirë elektronet e tretshme, radikalet HO, radikalet HO2 (radikale hidroperoksil) dhe radikalet O2- (anionet superokside), të cilat mund të përdoren për të degraduar dhe eliminuar ndotës si cianidi, fenolet, COD (Kërkesa Kimike për Oksigjen) dhe jonet S2-, duke i shndërruar ato në substanca të padëmshme.
Në rastin e oksidimit të drejtpërdrejtë anodik, përqendrimet e ulëta të reaktantit mund të kufizojnë reaksionin elektrokimik të sipërfaqes për shkak të kufizimeve të transferimit të masës, ndërsa ky kufizim nuk ekziston për proceset e oksidimit indirekt. Gjatë proceseve të oksidimit të drejtpërdrejtë dhe të tërthortë, mund të ndodhin reaksione anësore që përfshijnë gjenerimin e gazit H2 ose O2, por këto reaksione anësore mund të kontrollohen nëpërmjet përzgjedhjes së materialeve të elektrodës dhe kontrollit të potencialit.
Oksidimi elektrokimik është gjetur të jetë efektiv për trajtimin e ujërave të zeza me përqendrime të larta organike, përbërje komplekse, një mori substancash zjarrduruese dhe ngjyrosje të lartë. Duke përdorur anodat me aktivitet elektrokimik, kjo teknologji mund të gjenerojë në mënyrë efikase radikale hidroksil shumë oksidativë. Ky proces çon në dekompozimin e ndotësve organikë të qëndrueshëm në substanca jo toksike, të biodegradueshme dhe mineralizimin e tyre të plotë në komponime si dioksidi i karbonit ose karbonatet.
Koha e postimit: Shtator-07-2023
