Oksidasi Éléktrokimia

Dina harti anu lega, oksidasi éléktrokimia nujul kana sakabéh prosés éléktrokimia, anu ngalibatkeun réaksi éléktrokimia langsung atanapi teu langsung anu lumangsung dina éléktroda dumasar kana prinsip réaksi oksidasi-réduksi. Réaksi ieu boga tujuan pikeun ngurangan atanapi miceun polutan tina cai limbah.

Sacara sempit, oksidasi éléktrokimia sacara khusus nujul kana prosés anodik. Dina prosés ieu, larutan atanapi suspénsi organik diasupkeun kana sél éléktrolitik, sareng ngalangkungan aplikasi arus searah, éléktron diekstrak dina anoda, anu ngarah kana oksidasi sanyawa organik. Alternatipna, logam valénsi rendah tiasa dioksidasi janten ion logam valénsi tinggi dina anoda, anu teras ilubiung dina oksidasi sanyawa organik. Biasana, gugus fungsi tertentu dina sanyawa organik nunjukkeun aktivitas éléktrokimia. Dina pangaruh médan listrik, struktur gugus fungsi ieu ngalaman parobahan, ngarobih sipat kimia sanyawa organik, ngirangan toksisitasna, sareng ningkatkeun biodegradabilitasna.

Oksidasi éléktrokimia tiasa dikategorikeun kana dua jinis: oksidasi langsung sareng oksidasi teu langsung. Oksidasi langsung (éléktrolisis langsung) ngalibatkeun panyabutan langsung polutan tina cai limbah ku cara ngoksidasi aranjeunna dina éléktroda. Prosés ieu ngawengku prosés anodik sareng katodik. Prosés anodik ngalibatkeun oksidasi polutan dina permukaan anoda, ngarobihna janten zat anu kirang toksik atanapi zat anu langkung biodegradable, sahingga ngirangan atanapi ngaleungitkeun polutan. Prosés katodik ngalibatkeun réduksi polutan dina permukaan katoda sareng utamina dianggo pikeun réduksi sareng panyabutan hidrokarbon halogenasi sareng pamulihan logam beurat.

Prosés katodik ogé tiasa disebut réduksi éléktrokimia. Ieu ngalibatkeun transfer éléktron pikeun ngirangan ion logam beurat sapertos Cr6+ sareng Hg2+ kana kaayaan oksidasi anu langkung handap. Salian ti éta, éta tiasa ngirangan sanyawa organik anu diklorinasi, ngarobihna janten zat anu kirang toksik atanapi henteu toksik, anu pamustunganana ningkatkeun biodegradabilitasna:

R-Cl + H+ + e → RH + Cl-

Oksidasi teu langsung (éléktrolisis teu langsung) ngalibatkeun panggunaan agén pangoksidasi atanapi pangréduksi anu dihasilkeun sacara éléktrokimia salaku réaktan atanapi katalis pikeun ngarobih polutan janten zat anu kirang toksik. Éléktrolisis teu langsung tiasa diklasifikasikeun deui kana prosés anu tiasa dibalikkeun sareng anu teu tiasa dibalikkeun. Prosés anu tiasa dibalikkeun (oksidasi éléktrokimia anu dimediasi) ngalibatkeun régenerasi sareng daur ulang spésiés rédoks salami prosés éléktrokimia. Prosés anu teu tiasa dibalikkeun, di sisi anu sanés, ngamangpaatkeun zat anu dihasilkeun tina réaksi éléktrokimia anu teu tiasa dibalikkeun, sapertos agén pangoksidasi anu kuat sapertos Cl2, klorat, hipoklorit, H2O2, sareng O3, pikeun ngoksidasi sanyawa organik. Prosés anu teu tiasa dibalikkeun ogé tiasa ngahasilkeun zat antara anu oksidatif pisan, kalebet éléktron anu dilarutkeun, radikal ·HO, radikal ·HO2 (radikal hidroperoksil), sareng radikal ·O2- (anion superoksida), anu tiasa dianggo pikeun ngadégradasi sareng ngaleungitkeun polutan sapertos sianida, fenol, COD (Paménta Oksigén Kimia), sareng ion S2-, pamustunganana ngarobihna janten zat anu teu bahaya.

Dina kasus oksidasi anodik langsung, konsentrasi réaktan anu handap tiasa ngawatesan réaksi permukaan éléktrokimia kusabab watesan transfer massa, sedengkeun watesan ieu henteu aya pikeun prosés oksidasi teu langsung. Salila prosés oksidasi langsung sareng teu langsung, réaksi samping anu ngalibatkeun generasi gas H2 atanapi O2 tiasa kajantenan, tapi réaksi samping ieu tiasa dikontrol ngalangkungan pamilihan bahan éléktroda sareng kontrol poténsial.

Oksidasi éléktrokimia parantos kapendak épéktip pikeun ngolah cai limbah kalayan konsentrasi organik anu luhur, komposisi anu kompléks, rupa-rupa zat refraktori, sareng warna anu luhur. Ku cara ngamangpaatkeun anoda kalayan aktivitas éléktrokimia, téknologi ieu tiasa sacara épisién ngahasilkeun radikal hidroksil oksidatif anu luhur. Prosés ieu ngarah kana dékomposisi polutan organik anu tetep kana zat anu henteu toksik sareng tiasa diuraikeun sacara biologis sareng mineralisasi lengkepna kana sanyawa sapertos karbon dioksida atanapi karbonat.