Geniş anlamda, elektrokimyasal oksidasyon, oksidasyon-indirgeme reaksiyonları prensiplerine dayalı olarak elektrotta meydana gelen doğrudan veya dolaylı elektrokimyasal reaksiyonları içeren tüm elektrokimya sürecini ifade eder. Bu reaksiyonlar atık sudaki kirleticileri azaltmayı veya uzaklaştırmayı amaçlamaktadır.
Dar anlamda, elektrokimyasal oksidasyon özellikle anodik prosesi ifade eder. Bu işlemde, bir elektrolitik hücreye organik bir çözelti veya süspansiyon verilir ve doğru akımın uygulanması yoluyla anotta elektronlar çıkarılır ve bu da organik bileşiklerin oksidasyonuna yol açar. Alternatif olarak, düşük değerlikli metaller anotta yüksek değerli metal iyonlarına oksitlenebilir ve bunlar daha sonra organik bileşiklerin oksidasyonuna katılır. Tipik olarak organik bileşikler içindeki belirli fonksiyonel gruplar elektrokimyasal aktivite sergiler. Bir elektrik alanının etkisi altında, bu fonksiyonel grupların yapısı, organik bileşiklerin kimyasal özelliklerini değiştirerek, toksisitelerini azaltarak ve biyolojik olarak parçalanabilirliklerini artırarak değişikliklere uğrar.
Elektrokimyasal oksidasyon iki tipe ayrılabilir: doğrudan oksidasyon ve dolaylı oksidasyon. Doğrudan oksidasyon (doğrudan elektroliz), kirleticilerin elektrotta oksitlenerek atık sudan doğrudan uzaklaştırılmasını içerir. Bu süreç hem anodik hem de katodik süreçleri içerir. Anodik işlem, anot yüzeyindeki kirleticilerin oksidasyonunu, bunların daha az toksik maddelere veya biyolojik olarak daha fazla parçalanabilir maddelere dönüştürülmesini, böylece kirleticilerin azaltılmasını veya ortadan kaldırılmasını içerir. Katodik işlem, katot yüzeyindeki kirleticilerin azaltılmasını içerir ve öncelikle halojenli hidrokarbonların azaltılması ve uzaklaştırılması ve ağır metallerin geri kazanılması için kullanılır.
Katodik işlem aynı zamanda elektrokimyasal indirgeme olarak da adlandırılabilir. Cr6+ ve Hg2+ gibi ağır metal iyonlarını daha düşük oksidasyon durumlarına indirgemek için elektronların transferini içerir. Ek olarak, klorlu organik bileşikleri azaltarak onları daha az toksik veya toksik olmayan maddelere dönüştürebilir ve sonuçta biyolojik olarak parçalanabilirliklerini artırabilir:
R-Cl + H+ + e → RH + Cl-
Dolaylı oksidasyon (dolaylı elektroliz), kirleticileri daha az toksik maddelere dönüştürmek için elektrokimyasal olarak üretilen oksitleyici veya indirgeyici maddelerin reaktanlar veya katalizörler olarak kullanılmasını içerir. Dolaylı elektroliz ayrıca tersine çevrilebilir ve geri döndürülemez süreçlere de sınıflandırılabilir. Tersinir işlemler (aracılı elektrokimyasal oksidasyon), elektrokimyasal işlem sırasında redoks türlerinin yenilenmesini ve geri dönüştürülmesini içerir. Geri dönüşü olmayan işlemler ise organik bileşikleri oksitlemek için Cl2, kloratlar, hipokloritler, H2O2 ve O3 gibi güçlü oksitleyici maddeler gibi geri dönüşü olmayan elektrokimyasal reaksiyonlardan üretilen maddeleri kullanır. Geri dönüşü olmayan prosesler ayrıca, siyanür, fenoller gibi kirleticileri parçalamak ve ortadan kaldırmak için kullanılabilen, çözünmüş elektronlar, ·HO radikalleri, ·HO2 radikalleri (hidroperoksil radikalleri) ve ·O2- radikalleri (süperoksit anyonları) dahil olmak üzere yüksek derecede oksidatif ara ürünler de üretebilir. COD (Kimyasal Oksijen İhtiyacı) ve S2- iyonları, sonuçta onları zararsız maddelere dönüştürür.
Doğrudan anodik oksidasyon durumunda, düşük reaktan konsantrasyonları, kütle aktarımı sınırlamaları nedeniyle elektrokimyasal yüzey reaksiyonunu sınırlayabilirken, dolaylı oksidasyon işlemleri için bu sınırlama mevcut değildir. Hem doğrudan hem de dolaylı oksidasyon işlemleri sırasında, H2 veya O2 gazı oluşumunu içeren yan reaksiyonlar meydana gelebilir, ancak bu yan reaksiyonlar, elektrot malzemelerinin seçimi ve potansiyel kontrolü yoluyla kontrol edilebilir.
Elektrokimyasal oksidasyonun yüksek organik konsantrasyonlu, karmaşık bileşimli, çok sayıda refrakter maddeli ve yüksek renkli atık suların arıtılmasında etkili olduğu bulunmuştur. Elektrokimyasal aktiviteye sahip anotların kullanılmasıyla bu teknoloji, yüksek derecede oksidatif hidroksil radikallerini verimli bir şekilde üretebilir. Bu süreç, kalıcı organik kirleticilerin toksik olmayan, biyolojik olarak parçalanabilen maddelere ayrışmasına ve bunların tamamen mineralleşerek karbondioksit veya karbonat gibi bileşiklere dönüşmesine yol açar.
Gönderim zamanı: Eylül-07-2023
