En larĝa senco, elektrokemia oksidado rilatas al la tuta procezo de elektrokemio, kiu implikas rektajn aŭ nerektajn elektrokemiajn reakciojn okazantajn ĉe la elektrodo, bazitajn sur la principoj de oksidado-reduktaj reakcioj. Ĉi tiuj reakcioj celas redukti aŭ forigi poluaĵojn el kloakaĵo.
Mallarĝe difinita, elektrokemia oksidado specife rilatas al la anoda procezo. En ĉi tiu procezo, organika solvaĵo aŭ suspendo estas enkondukita en elektrolizan ĉelon, kaj per la apliko de kontinua kurento, elektronoj estas ekstraktitaj ĉe la anodo, kondukante al la oksidado de organikaj kombinaĵoj. Alternative, malalt-valentaj metaloj povas esti oksidigitaj al alt-valentaj metaljonoj ĉe la anodo, kiuj tiam partoprenas en la oksidado de organikaj kombinaĵoj. Tipe, certaj funkciaj grupoj ene de organikaj kombinaĵoj montras elektrokemian agadon. Sub la influo de elektra kampo, la strukturo de ĉi tiuj funkciaj grupoj spertas ŝanĝojn, ŝanĝante la kemiajn ecojn de la organikaj kombinaĵoj, reduktante ilian toksecon kaj pliigante ilian biodegradeblecon.
Elektrokemia oksidado povas esti klasifikita en du tipojn: rekta oksidado kaj nerekta oksidado. Rekta oksidado (rekta elektrolizo) implikas la rektan forigon de poluaĵoj el kloakaĵo per oksidado ĉe la elektrodo. Ĉi tiu procezo inkluzivas kaj anodajn kaj katodajn procezojn. La anoda procezo implikas la oksidadon de poluaĵoj ĉe la anoda surfaco, konvertante ilin en malpli toksajn substancojn aŭ substancojn, kiuj estas pli biodiserigeblaj, tiel reduktante aŭ eliminante poluaĵojn. La katoda procezo implikas la redukton de poluaĵoj ĉe la katoda surfaco kaj estas ĉefe uzata por la redukto kaj forigo de halogenitaj hidrokarbidoj kaj la reakiro de pezaj metaloj.
La katoda procezo ankaŭ povas esti nomata elektrokemia redukto. Ĝi implikas la translokigon de elektronoj por redukti pezmetalajn jonojn kiel Cr6+ kaj Hg2+ al iliaj pli malaltaj oksidiĝaj statoj. Krome, ĝi povas redukti kloritajn organikajn kombinaĵojn, transformante ilin en malpli toksajn aŭ netoksajn substancojn, finfine plibonigante ilian biodegradeblecon:
R-Cl + H+ + e → RH + Cl-
Nerekta oksidado (nerekta elektrolizo) implikas la uzon de elektrokemie generitaj oksidigaj aŭ reduktaj agentoj kiel reakciantoj aŭ kataliziloj por konverti poluaĵojn en malpli toksajn substancojn. Nerekta elektrolizo povas esti plue klasifikita en reigeblajn kaj nereigeblajn procezojn. Reigeblaj procezoj (mediaciita elektrokemia oksidado) implikas la regeneradon kaj recikladon de redoksaj specioj dum la elektrokemia procezo. Nereigeblaj procezoj, aliflanke, utiligas substancojn generitajn de nereigeblaj elektrokemiaj reakcioj, kiel ekzemple fortaj oksidigaj agentoj kiel Cl2, kloratoj, hipokloritoj, H2O2 kaj O3, por oksidigi organikajn kombinaĵojn. Nereigeblaj procezoj ankaŭ povas generi tre oksidigajn intermediatojn, inkluzive de solvitaj elektronoj, ·HO-radikaluloj, ·HO2-radikaluloj (hidroperoksilaj radikaluloj) kaj ·O2- radikaluloj (superoksidaj anjonoj), kiuj povas esti uzataj por degradi kaj elimini poluaĵojn kiel cianido, fenoloj, Kemia Oksigena Postulo (KOM) kaj S2- jonoj, finfine transformante ilin en sendanĝerajn substancojn.
En la kazo de rekta anoda oksidiĝo, malaltaj koncentriĝoj de reakciantoj povas limigi la elektrokemian surfacan reakcion pro limigoj de amastranslokigo, dum tiu limigo ne ekzistas por nerektaj oksidiĝaj procezoj. Dum kaj rektaj kaj nerektaj oksidiĝaj procezoj, povas okazi flankaj reakcioj implikantaj la generadon de H₂ aŭ O₂ gaso, sed tiuj flankaj reakcioj povas esti kontrolitaj per la elekto de elektrodaj materialoj kaj potenciala kontrolo.
Elektrokemia oksidado montriĝis efika por trakti kloakaĵon kun altaj organikaj koncentriĝoj, kompleksaj konsistoj, amaso da obstinaj substancoj kaj alta kolorigo. Uzante anodojn kun elektrokemia aktiveco, ĉi tiu teknologio povas efike generi tre oksidajn hidroksilajn radikalulojn. Ĉi tiu procezo kondukas al la malkomponiĝo de persistaj organikaj poluaĵoj en netoksajn, biodiserigeblajn substancojn kaj ilian kompletan mineraligon en kombinaĵojn kiel karbondioksido aŭ karbonatoj.
Afiŝtempo: 7 septembro 2023
