Geniş anlamda, elektrokimyasal oksidasyon, oksidasyon-redüksiyon reaksiyonları prensiplerine dayalı olarak elektrotta meydana gelen doğrudan veya dolaylı elektrokimyasal reaksiyonları içeren elektrokimyanın tüm sürecini ifade eder. Bu reaksiyonlar, atık sudaki kirleticileri azaltmayı veya gidermeyi amaçlar.
Dar bir şekilde tanımlandığında, elektrokimyasal oksidasyon özellikle anodik prosesi ifade eder. Bu proseste, bir organik çözelti veya süspansiyon bir elektrolitik hücreye sokulur ve doğru akım uygulanmasıyla elektronlar anotta çıkarılır ve bu da organik bileşiklerin oksidasyonuna yol açar. Alternatif olarak, düşük değerlikli metaller anotta yüksek değerlikli metal iyonlarına oksitlenebilir ve bu iyonlar daha sonra organik bileşiklerin oksidasyonuna katılır. Tipik olarak, organik bileşiklerdeki belirli fonksiyonel gruplar elektrokimyasal aktivite gösterir. Bir elektrik alanının etkisi altında, bu fonksiyonel grupların yapısı değişime uğrar, organik bileşiklerin kimyasal özelliklerini değiştirir, toksisitelerini azaltır ve biyolojik olarak parçalanabilirliklerini artırır.
Elektrokimyasal oksidasyon iki türe ayrılabilir: doğrudan oksidasyon ve dolaylı oksidasyon. Doğrudan oksidasyon (doğrudan elektroliz), kirleticilerin elektrotta oksitlenerek atık sudan doğrudan uzaklaştırılmasını içerir. Bu işlem hem anodik hem de katodik işlemleri içerir. Anodik işlem, kirleticilerin anot yüzeyinde oksidasyonunu, bunları daha az toksik maddelere veya daha biyolojik olarak parçalanabilir maddelere dönüştürmesini ve böylece kirleticileri azaltmasını veya ortadan kaldırmasını içerir. Katodik işlem, kirleticilerin katot yüzeyinde indirgenmesini içerir ve öncelikle halojenli hidrokarbonların indirgenmesi ve uzaklaştırılması ve ağır metallerin geri kazanılması için kullanılır.
Katodik işlem elektrokimyasal indirgeme olarak da adlandırılabilir. Cr6+ ve Hg2+ gibi ağır metal iyonlarını daha düşük oksidasyon durumlarına indirgemek için elektron transferini içerir. Ek olarak, klorlu organik bileşikleri indirgeyebilir, bunları daha az toksik veya toksik olmayan maddelere dönüştürebilir ve nihayetinde 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 tepkime maddeleri veya katalizörler olarak kullanılmasını içerir. Dolaylı elektroliz, geri dönüşümlü ve geri dönüşümsüz prosesler olarak daha da sınıflandırılabilir. Geri dönüşümlü prosesler (aracılı elektrokimyasal oksidasyon), elektrokimyasal proses sırasında redoks türlerinin rejenerasyonunu ve geri dönüşümünü içerir. Öte yandan geri dönüşümsüz prosesler, organik bileşikleri oksitlemek için Cl2, kloratlar, hipokloritler, H2O2 ve O3 gibi güçlü oksitleyici maddeler gibi geri dönüşümsüz elektrokimyasal reaksiyonlardan üretilen maddeleri kullanır. Geri döndürülemez süreçler ayrıca, siyanür, fenoller, COD (Kimyasal Oksijen İhtiyacı) ve S2- iyonları gibi kirleticileri parçalamak ve ortadan kaldırmak için kullanılabilen, solvatlanmış elektronlar, ·HO radikalleri, ·HO2 radikalleri (hidroperoksil radikalleri) ve ·O2- radikalleri (süperoksit anyonları) gibi yüksek derecede oksidatif ara ürünler de üretebilir ve sonuçta bunları zararsız maddelere dönüştürebilir.
Doğrudan anodik oksidasyon durumunda, düşük reaktan konsantrasyonları kütle transferi sınırlamaları nedeniyle elektrokimyasal yüzey reaksiyonunu sınırlayabilirken, dolaylı oksidasyon prosesleri için bu sınırlama mevcut değildir. Hem doğrudan hem de dolaylı oksidasyon prosesleri sırasında, H2 veya O2 gazı üretimini içeren yan reaksiyonlar meydana gelebilir, ancak bu yan reaksiyonlar elektrot malzemelerinin seçimi ve potansiyel kontrolü yoluyla kontrol edilebilir.
Elektrokimyasal oksidasyonun, yüksek organik konsantrasyonlara, karmaşık bileşimlere, çok sayıda refrakter maddeye ve yüksek renklenmeye sahip atık suların arıtılmasında etkili olduğu bulunmuştur. Elektrokimyasal aktiviteye sahip anotlar kullanılarak, bu teknoloji yüksek oksidatif hidroksil radikallerini verimli bir şekilde üretebilir. Bu süreç, kalıcı organik kirleticilerin toksik olmayan, biyolojik olarak parçalanabilir maddelere ayrışmasına ve bunların karbondioksit veya karbonatlar gibi bileşiklere tamamen mineralleşmesine yol açar.
Gönderi zamanı: Sep-07-2023
