ข่าวbjtp

ออกซิเดชันเคมีไฟฟ้า

ในความหมายกว้างๆ ปฏิกิริยาออกซิเดชันเคมีไฟฟ้าหมายถึงกระบวนการทั้งหมดของเคมีไฟฟ้า ซึ่งเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าทั้งทางตรงและทางอ้อมที่เกิดขึ้นที่อิเล็กโทรดตามหลักการของปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน ปฏิกิริยาเหล่านี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อลดหรือขจัดมลพิษออกจากน้ำเสีย

ออกซิเดชันเคมีไฟฟ้าที่มีการกำหนดไว้อย่างแคบหมายถึงกระบวนการขั้วบวกโดยเฉพาะ ในกระบวนการนี้ สารละลายอินทรีย์หรือสารแขวนลอยถูกนำเข้าไปในเซลล์อิเล็กโทรไลต์ และด้วยการใช้ไฟฟ้ากระแสตรง อิเล็กตรอนจะถูกสกัดที่ขั้วบวก ซึ่งนำไปสู่การออกซิเดชันของสารประกอบอินทรีย์ อีกทางหนึ่ง โลหะความจุต่ำสามารถถูกออกซิไดซ์เป็นไอออนของโลหะความจุสูงที่ขั้วบวก ซึ่งจะมีส่วนร่วมในการออกซิเดชันของสารประกอบอินทรีย์ โดยทั่วไปแล้ว หมู่ฟังก์ชันบางหมู่ภายในสารประกอบอินทรีย์จะแสดงฤทธิ์เคมีไฟฟ้า ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า โครงสร้างของหมู่ฟังก์ชันเหล่านี้จะมีการเปลี่ยนแปลง เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางเคมีของสารประกอบอินทรีย์ ลดความเป็นพิษ และเพิ่มความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพ

ออกซิเดชันเคมีไฟฟ้าสามารถแบ่งได้เป็นสองประเภท: ออกซิเดชันโดยตรงและออกซิเดชันทางอ้อม ออกซิเดชันโดยตรง (อิเล็กโทรไลซิสโดยตรง) เกี่ยวข้องกับการกำจัดมลพิษออกจากน้ำเสียโดยตรงโดยการออกซิไดซ์ที่อิเล็กโทรด กระบวนการนี้รวมทั้งกระบวนการขั้วบวกและขั้วลบ กระบวนการขั้วบวกเกี่ยวข้องกับการออกซิเดชันของสารมลพิษที่พื้นผิวขั้วบวก เปลี่ยนให้เป็นสารที่เป็นพิษน้อยลงหรือสารที่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้มากขึ้น จึงช่วยลดหรือกำจัดสารมลพิษ กระบวนการแคโทดเกี่ยวข้องกับการลดมลพิษที่พื้นผิวแคโทด และส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการลดและกำจัดไฮโดรคาร์บอนฮาโลเจนและการนำโลหะหนักกลับมาใช้ใหม่

กระบวนการแคโทดิกยังสามารถเรียกว่าการลดเคมีไฟฟ้า เป็นการถ่ายโอนอิเล็กตรอนเพื่อลดไอออนของโลหะหนัก เช่น Cr6+ และ Hg2+ ให้เข้าสู่สถานะออกซิเดชันที่ต่ำกว่า นอกจากนี้ ยังสามารถลดสารประกอบอินทรีย์ที่มีคลอรีน เปลี่ยนให้เป็นสารที่มีพิษน้อยลงหรือไม่เป็นพิษ ซึ่งท้ายที่สุดก็ช่วยเพิ่มความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพได้:

R-Cl + H+ + อี → RH + Cl-

การออกซิเดชันทางอ้อม (อิเล็กโทรลิซิสทางอ้อม) เกี่ยวข้องกับการใช้สารออกซิไดซ์หรือตัวรีดิวซ์ที่เกิดจากเคมีไฟฟ้าเป็นสารตั้งต้นหรือตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อเปลี่ยนมลพิษให้เป็นสารพิษน้อยลง อิเล็กโทรลิซิสทางอ้อมยังแบ่งได้อีกเป็นกระบวนการที่ผันกลับได้และไม่สามารถย้อนกลับได้ กระบวนการที่ผันกลับได้ (ออกซิเดชันเคมีไฟฟ้าที่เป็นสื่อกลาง) เกี่ยวข้องกับการสร้างใหม่และการรีไซเคิลสายพันธุ์รีดอกซ์ในระหว่างกระบวนการเคมีไฟฟ้า ในทางกลับกัน กระบวนการที่ไม่สามารถย้อนกลับได้นั้นใช้สารที่สร้างจากปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ เช่น ตัวออกซิไดซ์อย่างแรง เช่น Cl2, คลอเรต, ไฮโปคลอไรต์, H2O2 และ O3 เพื่อออกซิไดซ์สารประกอบอินทรีย์ กระบวนการที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ยังสามารถสร้างตัวกลางออกซิเดชั่นสูงได้ รวมถึงอิเล็กตรอนที่เป็นโซลเวต, อนุมูล ·HO, อนุมูล ·HO2 (อนุมูลไฮโดรเปอร์รอกซิล) และ ·O2- อนุมูล (แอนไอออนซูเปอร์ออกไซด์) ซึ่งสามารถใช้เพื่อย่อยสลายและกำจัดมลพิษ เช่น ไซยาไนด์ ฟีนอล COD (ความต้องการออกซิเจนทางเคมี) และ S2- ไอออน ซึ่งท้ายที่สุดจะเปลี่ยนให้เป็นสารที่ไม่เป็นอันตราย

ออกซิเดชันเคมีไฟฟ้า

ในกรณีของการเกิดออกซิเดชันขั้วบวกโดยตรง ความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่ต่ำสามารถจำกัดปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าที่พื้นผิวได้ เนื่องจากข้อจำกัดในการถ่ายเทมวล ในขณะที่ข้อจำกัดนี้ไม่มีอยู่ในกระบวนการออกซิเดชันทางอ้อม ในระหว่างกระบวนการออกซิเดชันทั้งทางตรงและทางอ้อม อาจเกิดปฏิกิริยาข้างเคียงที่เกี่ยวข้องกับการสร้างก๊าซ H2 หรือ O2 แต่ปฏิกิริยาข้างเคียงเหล่านี้สามารถควบคุมได้โดยการเลือกวัสดุอิเล็กโทรดและการควบคุมศักย์ไฟฟ้า

พบว่าการออกซิเดชันเคมีไฟฟ้ามีประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำเสียที่มีความเข้มข้นของสารอินทรีย์สูง มีองค์ประกอบที่ซับซ้อน มีสารทนไฟจำนวนมาก และมีสีสูง ด้วยการใช้แอโนดที่มีฤทธิ์ทางเคมีไฟฟ้า เทคโนโลยีนี้จึงสามารถสร้างอนุมูลไฮดรอกซิลออกซิเดชันสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ กระบวนการนี้นำไปสู่การย่อยสลายสารมลพิษอินทรีย์ที่ตกค้างยาวนานให้กลายเป็นสารที่ไม่เป็นพิษและย่อยสลายได้ทางชีวภาพ และการทำให้เป็นแร่โดยสมบูรณ์กลายเป็นสารประกอบ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์หรือคาร์บอเนต


เวลาโพสต์: Sep-07-2023