Rafefnafræðileg oxun

Í víðtækum skilningi vísar rafefnafræðileg oxun til alls rafefnafræðilegs ferlis, sem felur í sér bein eða óbein rafefnafræðileg viðbrögð sem eiga sér stað við rafskautið og byggja á meginreglum oxunar-afoxunarviðbragða. Þessi viðbrögð miða að því að draga úr eða fjarlægja mengunarefni úr frárennslisvatni.

Rafefnafræðileg oxun er þröngt skilgreind og vísar sérstaklega til anóðískrar oxunar. Í þessu ferli er lífræn lausn eða sviflausn sett inn í rafgreiningarfrumu og með því að beita jafnstraumi eru rafeindir teknar út við anóðuna, sem leiðir til oxunar lífrænna efnasambanda. Einnig er hægt að oxa lággilda málma í hágilda málmjónir við anóðuna, sem síðan taka þátt í oxun lífrænna efnasambanda. Venjulega sýna ákveðnir virkir hópar innan lífrænna efnasambanda rafefnafræðilega virkni. Undir áhrifum rafsviðs breytist uppbygging þessara virku hópa, sem breytir efnafræðilegum eiginleikum lífrænu efnasambandanna, dregur úr eituráhrifum þeirra og eykur lífbrjótanleika þeirra.

Rafefnafræðilega oxun má flokka í tvo flokka: beina oxun og óbeina oxun. Bein oxun (bein rafgreining) felur í sér að mengunarefni eru fjarlægð beint úr frárennslisvatni með því að oxa þau við rafskautið. Þetta ferli felur í sér bæði anóðíska og kaþóða aðferðir. Anóðíska ferlið felur í sér oxun mengunarefna á yfirborði anóðunnar, sem breytir þeim í minna eitruð efni eða efni sem eru lífbrjótanlegri, og þar með dregur úr eða útrýmir mengunarefnum. Kaþóðaferlið felur í sér að draga úr mengunarefnum á yfirborði kaþóðunnar og er fyrst og fremst notað til að draga úr og fjarlægja halógenaða kolvetni og endurheimta þungmálma.

Katóðaferlið má einnig kalla rafefnafræðilega afoxun. Það felur í sér flutning rafeinda til að afoxa þungmálmajónir eins og Cr6+ og Hg2+ í lægri oxunarstig. Að auki getur það afoxað klóruð lífræn efnasambönd, breytt þeim í minna eitruð eða eiturefnalaus efni, sem að lokum eykur lífbrjótanleika þeirra:

R-Cl + H+ + e → RH + Cl-

Óbein oxun (óbein rafgreining) felur í sér notkun rafefnafræðilega myndaðra oxunar- eða afoxunarefna sem hvarfefni eða hvata til að breyta mengunarefnum í minna eitruð efni. Óbeina rafgreiningu má flokka frekar í afturkræfar og óafturkræfar ferli. Afturkræfar ferli (miðlaðar rafefnafræðilegar oxanir) fela í sér endurnýjun og endurvinnslu á oxunar-afoxunarefnum meðan á rafefnafræðilegu ferlinu stendur. Óafturkræfar ferli, hins vegar, nota efni sem myndast við óafturkræfar rafefnafræðilegar efnahvarfa, svo sem sterk oxunarefni eins og Cl2, klóröt, hýpóklórít, H2O2 og O3, til að oxa lífræn efnasambönd. Óafturkræf ferli geta einnig myndað mjög oxandi milliefni, þar á meðal leystar rafeindir, ·HO stakeindir, ·HO2 stakeindir (hýdróperoxýl stakeindir) og ·O2- stakeindir (súperoxíð anjónir), sem hægt er að nota til að brjóta niður og útrýma mengunarefnum eins og sýaníði, fenólum, COD (efnafræðilegri súrefnisþörf) og S2- jónum, og að lokum umbreyta þeim í skaðlaus efni.

Þegar um er að ræða beina anóðoxun getur lágur styrkur hvarfefna takmarkað rafefnafræðilega yfirborðshvarfið vegna takmarkana á massaflutningi, en þessi takmörkun er ekki til staðar fyrir óbein oxunarferli. Bæði við bein og óbein oxunarferli geta aukaverkanir sem fela í sér myndun H2 eða O2 gass átt sér stað, en þessum aukaverkunum er hægt að stjórna með vali á rafskautsefnum og spennustýringu.

Rafefnafræðileg oxun hefur reynst áhrifarík við meðhöndlun skólps með háum lífrænum styrk, flóknum efnasamsetningum, fjölmörgum eldföstum efnum og mikilli litun. Með því að nota anóður með rafefnafræðilegri virkni getur þessi tækni á skilvirkan hátt myndað mjög oxandi hýdroxýl stakeindir. Þetta ferli leiðir til niðurbrots þrávirkra lífrænna mengunarefna í eiturefnalaus, lífbrjótanleg efni og algerrar steinefnamyndunar í efnasambönd eins og koltvísýring eða karbónöt.