เทคโนโลยีอิเล็กโทร-เฟนตัน

อุปกรณ์บำบัดน้ำเสียแบบอิเล็กโทร-เฟนตันนั้นใช้หลักการของการออกซิเดชันแบบเร่งปฏิกิริยาของเฟนตันเป็นหลัก ซึ่งเป็นกระบวนการออกซิเดชันขั้นสูงที่ใช้ในการย่อยสลายและบำบัดน้ำเสียที่มีความเข้มข้นสูง เป็นพิษ และมีสารอินทรีย์ปนเปื้อน

วิธีการใช้สารละลายเฟนตัน (Fenton reagent) ถูกคิดค้นโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสชื่อเฟนตัน (Fenton) ในปี 1894 สาระสำคัญของปฏิกิริยาเฟนตันคือการสร้างอนุมูลไฮดรอกซิล (•OH) จาก H2O2 โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา Fe2+ การวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีอิเล็กโทรเฟนตัน (electro-Fenton technology) เริ่มขึ้นในทศวรรษ 1980 เพื่อเอาชนะข้อจำกัดของวิธีการเฟนตันแบบดั้งเดิมและเพิ่มประสิทธิภาพการบำบัดน้ำ เทคโนโลยีอิเล็กโทรเฟนตันเกี่ยวข้องกับการผลิต Fe2+ และ H2O2 อย่างต่อเนื่องด้วยวิธีการทางเคมีไฟฟ้า โดยทั้งสองจะทำปฏิกิริยากันทันทีเพื่อสร้างอนุมูลไฮดรอกซิลที่มีฤทธิ์สูง นำไปสู่การย่อยสลายสารประกอบอินทรีย์

โดยพื้นฐานแล้ว กระบวนการนี้จะสร้างสารรีเอเจนต์เฟนตันขึ้นโดยตรงในระหว่างกระบวนการอิเล็กโทรไลซิส หลักการพื้นฐานของปฏิกิริยาอิเล็กโทร-เฟนตันคือการละลายของออกซิเจนบนพื้นผิวของวัสดุแคโทดที่เหมาะสม ซึ่งนำไปสู่การสร้างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H2O2) ทางเคมีไฟฟ้า จากนั้น H2O2 ที่เกิดขึ้นสามารถทำปฏิกิริยากับตัวเร่งปฏิกิริยา Fe2+ ในสารละลายเพื่อสร้างสารออกซิไดซ์ที่มีฤทธิ์แรง คือ อนุมูลไฮดรอกซิล (•OH) ผ่านปฏิกิริยาเฟนตัน การผลิต •OH ผ่านกระบวนการอิเล็กโทร-เฟนตันได้รับการยืนยันแล้วผ่านการทดสอบด้วยเครื่องมือทางเคมีและเทคนิคทางสเปกโทรสโกปี เช่น การดักจับสปิน ในการใช้งานจริง ความสามารถในการออกซิเดชันที่รุนแรงและไม่เลือกชนิดของ •OH ถูกนำมาใช้เพื่อกำจัดสารประกอบอินทรีย์ที่ย่อยสลายยากได้อย่างมีประสิทธิภาพ

O2 + 2H+ + 2e → H2O2;

H2O2 + Fe2+ → [Fe(OH)2]2+ → Fe3+ + •OH + OH-

เทคโนโลยีอิเล็กโทร-เฟนตัน (Electro-Fenton) ส่วนใหญ่ใช้ในการบำบัดเบื้องต้นของน้ำชะจากหลุมฝังกลบขยะ ของเหลวเข้มข้น และน้ำเสียจากอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เคมีภัณฑ์ ยาฆ่าแมลง การย้อมสี สิ่งทอ และการชุบโลหะด้วยไฟฟ้า สามารถใช้ร่วมกับอุปกรณ์ออกซิเดชันขั้นสูงแบบอิเล็กโทรคะตาไลติก (Electrocatalytic Advanced Oxidation Equipment) เพื่อเพิ่มความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของน้ำเสียอย่างมีนัยสำคัญ พร้อมทั้งกำจัดค่า CODCr นอกจากนี้ยังใช้ในการบำบัดน้ำชะจากหลุมฝังกลบขยะ ของเหลวเข้มข้น และน้ำเสียจากอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เคมีภัณฑ์ ยาฆ่าแมลง การย้อมสี สิ่งทอ การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า เป็นต้น เพื่อลดค่า CODCr โดยตรงให้เป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยน้ำเสีย และยังสามารถใช้ร่วมกับ “อุปกรณ์อิเล็กโทร-เฟนตันแบบพัลส์” (Pulsed Electro-Fenton Equipment) เพื่อลดต้นทุนการดำเนินงานโดยรวมได้อีกด้วย