Dalam erti kata yang luas, pengoksidaan elektrokimia merujuk kepada keseluruhan proses elektrokimia, yang melibatkan tindak balas elektrokimia langsung atau tidak langsung yang berlaku pada elektrod berdasarkan prinsip tindak balas pengurangan pengoksidaan. Tindak balas ini bertujuan untuk mengurangkan atau membuang bahan pencemar daripada air sisa.
Ditakrifkan secara sempit, pengoksidaan elektrokimia secara khusus merujuk kepada proses anodik. Dalam proses ini, larutan atau suspensi organik dimasukkan ke dalam sel elektrolitik, dan melalui penggunaan arus terus, elektron diekstrak pada anod, yang membawa kepada pengoksidaan sebatian organik. Sebagai alternatif, logam bervalensi rendah boleh dioksidakan kepada ion logam bervalensi tinggi di anod, yang kemudiannya mengambil bahagian dalam pengoksidaan sebatian organik. Biasanya, kumpulan berfungsi tertentu dalam sebatian organik mempamerkan aktiviti elektrokimia. Di bawah pengaruh medan elektrik, struktur kumpulan berfungsi ini mengalami perubahan, mengubah sifat kimia sebatian organik, mengurangkan ketoksikannya, dan meningkatkan biodegradasinya.
Pengoksidaan elektrokimia boleh dikategorikan kepada dua jenis: pengoksidaan langsung dan pengoksidaan tidak langsung. Pengoksidaan langsung (elektrolisis langsung) melibatkan penyingkiran langsung bahan pencemar daripada air sisa dengan mengoksidakannya pada elektrod. Proses ini merangkumi kedua-dua proses anodik dan katodik. Proses anodik melibatkan pengoksidaan bahan pencemar pada permukaan anod, menukarkannya kepada bahan kurang toksik atau bahan yang lebih terbiodegradasi, dengan itu mengurangkan atau menghapuskan bahan pencemar. Proses katodik melibatkan pengurangan bahan pencemar pada permukaan katod dan digunakan terutamanya untuk pengurangan dan penyingkiran hidrokarbon terhalogen dan pemulihan logam berat.
Proses katodik juga boleh dirujuk sebagai pengurangan elektrokimia. Ia melibatkan pemindahan elektron untuk mengurangkan ion logam berat seperti Cr6+ dan Hg2+ ke dalam keadaan pengoksidaan yang lebih rendah. Selain itu, ia boleh mengurangkan sebatian organik berklorin, mengubahnya menjadi bahan yang kurang toksik atau bukan toksik, akhirnya meningkatkan kebolehbiodegradan mereka:
R-Cl + H+ + e → RH + Cl-
Pengoksidaan tidak langsung (elektrolisis tidak langsung) melibatkan penggunaan agen pengoksidaan atau penurun yang dihasilkan secara elektrokimia sebagai bahan tindak balas atau mangkin untuk menukar bahan pencemar kepada bahan yang kurang toksik. Elektrolisis tidak langsung boleh dikelaskan lagi kepada proses boleh balik dan tidak boleh balik. Proses boleh balik (pengantaraan pengoksidaan elektrokimia) melibatkan penjanaan semula dan kitar semula spesies redoks semasa proses elektrokimia. Proses tak boleh balik, sebaliknya, menggunakan bahan yang dihasilkan daripada tindak balas elektrokimia tak boleh balik, seperti agen pengoksidaan kuat seperti Cl2, klorat, hipoklorit, H2O2, dan O3, untuk mengoksidakan sebatian organik. Proses tak boleh balik juga boleh menghasilkan perantaraan yang sangat oksidatif, termasuk elektron terlarut, ·H2O radikal, ·HO2 radikal (hidroperoksil radikal), dan ·O2- radikal (anion superoksida), yang boleh digunakan untuk merendahkan dan menghapuskan bahan pencemar seperti sianida, fenol, COD (Permintaan Oksigen Kimia), dan ion S2-, akhirnya mengubahnya menjadi bahan tidak berbahaya.
Dalam kes pengoksidaan anodik langsung, kepekatan reaktan yang rendah boleh mengehadkan tindak balas permukaan elektrokimia disebabkan oleh had pemindahan jisim, manakala had ini tidak wujud untuk proses pengoksidaan tidak langsung. Semasa kedua-dua proses pengoksidaan langsung dan tidak langsung, tindak balas sampingan yang melibatkan penjanaan gas H2 atau O2 mungkin berlaku, tetapi tindak balas sampingan ini boleh dikawal melalui pemilihan bahan elektrod dan kawalan potensi.
Pengoksidaan elektrokimia didapati berkesan untuk merawat air sisa dengan kepekatan organik yang tinggi, komposisi kompleks, pelbagai bahan refraktori, dan pewarnaan yang tinggi. Dengan menggunakan anod dengan aktiviti elektrokimia, teknologi ini boleh menjana radikal hidroksil yang sangat oksidatif dengan cekap. Proses ini membawa kepada penguraian bahan pencemar organik yang berterusan kepada bukan toksik, bahan terbiodegradasi dan mineralisasi lengkapnya kepada sebatian seperti karbon dioksida atau karbonat.
Masa siaran: Sep-07-2023
