इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीकरण

व्यापक अर्थमा, इलेक्ट्रोकेमिकल ओक्सीकरणले इलेक्ट्रोकेमिस्ट्रीको सम्पूर्ण प्रक्रियालाई बुझाउँछ, जसमा अक्सीकरण-घटना प्रतिक्रियाहरूको सिद्धान्तहरूमा आधारित इलेक्ट्रोडमा हुने प्रत्यक्ष वा अप्रत्यक्ष विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाहरू समावेश हुन्छन्। यी प्रतिक्रियाहरूको उद्देश्य फोहोर पानीबाट प्रदूषकहरूलाई कम गर्ने वा हटाउने हो।

संकुचित रूपमा परिभाषित, इलेक्ट्रोकेमिकल ओक्सीकरण विशेष गरी एनोडिक प्रक्रियालाई बुझाउँछ। यस प्रक्रियामा, एक कार्बनिक समाधान वा निलम्बन एक इलेक्ट्रोलाइटिक सेलमा प्रस्तुत गरिन्छ, र प्रत्यक्ष करन्टको प्रयोग मार्फत, इलेक्ट्रोनहरू एनोडमा निकालिन्छन्, जसले जैविक यौगिकहरूको ओक्सीकरणमा नेतृत्व गर्दछ। वैकल्पिक रूपमा, कम-भ्यालेन्स धातुहरूलाई एनोडमा उच्च-भ्यालेन्स धातु आयनहरूमा अक्सिडाइज गर्न सकिन्छ, जसले त्यसपछि जैविक यौगिकहरूको ओक्सीकरणमा भाग लिन्छ। सामान्यतया, जैविक यौगिकहरू भित्र केही कार्यात्मक समूहहरूले इलेक्ट्रोकेमिकल गतिविधि प्रदर्शन गर्दछ। बिजुली क्षेत्रको प्रभाव अन्तर्गत, यी कार्यात्मक समूहहरूको संरचना परिवर्तन हुन्छ, जैविक यौगिकहरूको रासायनिक गुणहरू परिवर्तन गर्दै, तिनीहरूको विषाक्तता घटाउँछ, र तिनीहरूको बायोडिग्रेडेबिलिटी बढाउँछ।

इलेक्ट्रोकेमिकल अक्सीकरणलाई दुई प्रकारमा वर्गीकृत गर्न सकिन्छ: प्रत्यक्ष अक्सीकरण र अप्रत्यक्ष अक्सीकरण। प्रत्यक्ष अक्सीकरण (प्रत्यक्ष इलेक्ट्रोलाइसिस) ले फोहोर पानीबाट प्रदूषकहरूलाई इलेक्ट्रोडमा अक्सिडाइज गरेर सीधा हटाउने समावेश गर्दछ। यस प्रक्रियामा एनोडिक र क्याथोडिक प्रक्रियाहरू समावेश छन्। एनोडिक प्रक्रियाले एनोड सतहमा प्रदूषकहरूको ओक्सीकरण समावेश गर्दछ, तिनीहरूलाई कम विषाक्त पदार्थ वा अधिक जैवविघटनयोग्य पदार्थहरूमा रूपान्तरण गर्दछ, जसले गर्दा प्रदूषकहरूलाई कम गर्ने वा हटाउने। क्याथोडिक प्रक्रियाले क्याथोड सतहमा प्रदूषकहरूको कमी समावेश गर्दछ र मुख्य रूपमा हलोजेनेटेड हाइड्रोकार्बनहरूको कमी र हटाउन र भारी धातुहरूको पुन: प्राप्तिको लागि प्रयोग गरिन्छ।

क्याथोडिक प्रक्रियालाई इलेक्ट्रोकेमिकल रिडक्शन पनि भन्न सकिन्छ। यसले Cr6+ र Hg2+ जस्ता भारी धातु आयनहरूलाई तिनीहरूको तल्लो अक्सीकरण अवस्थाहरूमा कम गर्न इलेक्ट्रोनहरूको स्थानान्तरण समावेश गर्दछ। थप रूपमा, यसले क्लोरीनयुक्त जैविक यौगिकहरूलाई कम गर्न सक्छ, तिनीहरूलाई कम विषाक्त वा गैर-विषाक्त पदार्थहरूमा रूपान्तरण गर्न सक्छ, अन्ततः तिनीहरूको बायोडिग्रेडेबिलिटी बढाउँछ:

R-Cl + H+ + e → RH + Cl-

अप्रत्यक्ष अक्सिडेशन (अप्रत्यक्ष इलेक्ट्रोलाइसिस) ले प्रदूषकहरूलाई कम विषाक्त पदार्थहरूमा रूपान्तरण गर्न रिएक्टेन्ट वा उत्प्रेरकको रूपमा इलेक्ट्रोकेमिकली रूपमा उत्पन्न अक्सिडाइजिंग वा घटाउने एजेन्टहरूको प्रयोग समावेश गर्दछ। अप्रत्यक्ष इलेक्ट्रोलिसिसलाई उल्टाउन सकिने र अपरिवर्तनीय प्रक्रियाहरूमा वर्गीकरण गर्न सकिन्छ। रिभर्सिबल प्रक्रियाहरू (मध्यस्थ इलेक्ट्रोकेमिकल अक्सिडेशन) ले इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रियाको क्रममा रेडक्स प्रजातिहरूको पुनर्जनन र पुन: प्रयोग समावेश गर्दछ। अपरिवर्तनीय प्रक्रियाहरू, अर्कोतर्फ, अपरिवर्तनीय विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाहरूबाट उत्पन्न पदार्थहरू, जस्तै Cl2, क्लोरेट्स, हाइपोक्लोराइट्स, H2O2, र O3 जस्ता बलियो अक्सिडाइजिङ एजेन्टहरू जैविक यौगिकहरूलाई अक्सिडाइज गर्न प्रयोग गर्दछ। अपरिवर्तनीय प्रक्रियाहरूले उच्च अक्सिडेटिभ मध्यवर्तीहरू पनि उत्पन्न गर्न सक्छ, जसमा सोलभेटेड इलेक्ट्रोनहरू, ·HO रेडिकलहरू, ·HO2 रेडिकलहरू (हाइड्रोपेरोक्सिल रेडिकलहरू), र ·O2- रेडिकलहरू (सुपरअक्साइड एनियनहरू), जुन साइनाइड, फिनोलहरू जस्ता प्रदूषकहरूलाई घटाउन र हटाउन प्रयोग गर्न सकिन्छ। COD (रासायनिक अक्सिजन माग), र S2- आयनहरू, अन्ततः तिनीहरूलाई हानिकारक पदार्थहरूमा रूपान्तरण गर्दै।

प्रत्यक्ष एनोडिक अक्सीकरणको अवस्थामा, कम अभिक्रियात्मक सांद्रताले जन स्थानान्तरण सीमाहरूको कारणले इलेक्ट्रोकेमिकल सतह प्रतिक्रियालाई सीमित गर्न सक्छ, जबकि यो सीमा अप्रत्यक्ष अक्सीकरण प्रक्रियाहरूको लागि अवस्थित छैन। दुबै प्रत्यक्ष र अप्रत्यक्ष अक्सीकरण प्रक्रियाहरूमा, H2 वा O2 ग्यासको उत्पादनमा संलग्न साइड प्रतिक्रियाहरू हुन सक्छ, तर यी साइड प्रतिक्रियाहरूलाई इलेक्ट्रोड सामग्रीको चयन र सम्भावित नियन्त्रणको माध्यमबाट नियन्त्रण गर्न सकिन्छ।

इलेक्ट्रोकेमिकल अक्सिडेशन उच्च जैविक सांद्रता, जटिल रचनाहरू, अपवर्तक पदार्थहरूको भीड, र उच्च रंगको साथ फोहोर पानीको उपचारको लागि प्रभावकारी भएको पाइन्छ। इलेक्ट्रोकेमिकल गतिविधिको साथ एनोडहरू प्रयोग गरेर, यो प्रविधिले कुशलतापूर्वक उच्च अक्सिडेटिभ हाइड्रोक्सिल रेडिकलहरू उत्पन्न गर्न सक्छ। यो प्रक्रियाले निरन्तर जैविक प्रदूषकहरूलाई गैर-विषाक्त, बायोडिग्रेडेबल पदार्थहरूमा विघटन गर्न र कार्बन डाइअक्साइड वा कार्बोनेटहरू जस्ता यौगिकहरूमा तिनीहरूको पूर्ण खनिजीकरण गर्न नेतृत्व गर्दछ।