Ocsidiad electrocemegol

Mewn ystyr eang, mae ocsidiad electrocemegol yn cyfeirio at y broses gyfan o electrocemeg, sy'n cynnwys adweithiau electrocemegol uniongyrchol neu anuniongyrchol yn digwydd yn yr electrod yn seiliedig ar egwyddorion adweithiau lleihau ocsidiad. Nod yr adweithiau hyn yw lleihau neu ddileu llygryddion o ddŵr gwastraff.

Wedi'i ddiffinio'n gul, mae ocsidiad electrocemegol yn cyfeirio'n benodol at y broses anodig. Yn y broses hon, cyflwynir hydoddiant organig neu ataliad i gell electrolytig, a thrwy gymhwyso cerrynt uniongyrchol, mae electronau'n cael eu tynnu yn yr anod, gan arwain at ocsidiad cyfansoddion organig. Fel arall, gellir ocsideiddio metelau falens isel i ïonau metel uchel-falens yn yr anod, sydd wedyn yn cymryd rhan yn ocsidiad cyfansoddion organig. Yn nodweddiadol, mae rhai grwpiau swyddogaethol o fewn cyfansoddion organig yn arddangos gweithgaredd electrocemegol. O dan ddylanwad maes trydan, mae strwythur y grwpiau swyddogaethol hyn yn cael ei newid, gan newid priodweddau cemegol y cyfansoddion organig, lleihau eu gwenwyndra, a gwella eu bioddiraddadwyedd.

Gellir dosbarthu ocsidiad electrocemegol yn ddau fath: ocsidiad uniongyrchol ac ocsidiad anuniongyrchol. Mae ocsidiad uniongyrchol (electrolysis uniongyrchol) yn golygu tynnu llygryddion yn uniongyrchol o ddŵr gwastraff trwy eu hocsidio yn yr electrod. Mae'r broses hon yn cynnwys prosesau anodig a chathodig. Mae'r broses anodig yn cynnwys ocsidiad llygryddion ar wyneb yr anod, gan eu trosi'n sylweddau llai gwenwynig neu sylweddau sy'n fwy bioddiraddadwy, a thrwy hynny leihau neu ddileu llygryddion. Mae'r broses cathodig yn cynnwys lleihau llygryddion ar yr wyneb catod ac fe'i defnyddir yn bennaf ar gyfer lleihau a thynnu hydrocarbonau halogenaidd ac adfer metelau trwm.

Gellir cyfeirio at y broses cathodig hefyd fel gostyngiad electrocemegol. Mae'n golygu trosglwyddo electronau i leihau ïonau metel trwm fel Cr6+ a Hg2+ i'w cyflyrau ocsidiad is. Yn ogystal, gall leihau cyfansoddion organig clorinedig, gan eu trawsnewid yn sylweddau llai gwenwynig neu ddiwenwyn, gan wella eu bioddiraddadwyedd yn y pen draw:

R-Cl + H+ + e → RH + Cl-

Mae ocsidiad anuniongyrchol (electrolysis anuniongyrchol) yn golygu defnyddio cyfryngau ocsideiddio neu leihau a gynhyrchir yn electrocemegol fel adweithyddion neu gatalyddion i drosi llygryddion yn sylweddau llai gwenwynig. Gellir dosbarthu electrolysis anuniongyrchol ymhellach yn brosesau cildroadwy ac anghildroadwy. Mae prosesau cildroadwy (ocsidiad electrocemegol cyfryngol) yn cynnwys adfywio ac ailgylchu rhywogaethau rhydocs yn ystod y broses electrocemegol. Mae prosesau anghildroadwy, ar y llaw arall, yn defnyddio sylweddau a gynhyrchir o adweithiau electrocemegol anwrthdroadwy, megis cyfryngau ocsideiddio cryf fel Cl2, cloradau, hypocloritau, H2O2, ac O3, i ocsideiddio cyfansoddion organig. Gall prosesau anwrthdroadwy hefyd gynhyrchu canolradd ocsidiol iawn, gan gynnwys electronau toddedig, · radicalau HO, · radicalau HO2 (radicalau hydroperocsyl), a · O2-radicals (anionau superocsid), y gellir eu defnyddio i ddiraddio a dileu llygryddion fel cyanid, ffenolau, COD (Galw Ocsigen Cemegol), ac ïonau S2, yn y pen draw yn eu trawsnewid yn sylweddau diniwed.

Yn achos ocsidiad anodig uniongyrchol, gall crynodiadau adweithyddion isel gyfyngu ar yr adwaith arwyneb electrocemegol oherwydd cyfyngiadau trosglwyddo màs, tra nad yw'r cyfyngiad hwn yn bodoli ar gyfer prosesau ocsideiddio anuniongyrchol. Yn ystod prosesau ocsideiddio uniongyrchol ac anuniongyrchol, gall adweithiau ochr sy'n cynnwys cynhyrchu nwy H2 neu O2 ddigwydd, ond gellir rheoli'r adweithiau ochr hyn trwy ddewis deunyddiau electrod a rheolaeth bosibl.

Canfuwyd bod ocsidiad electrocemegol yn effeithiol ar gyfer trin dŵr gwastraff â chrynodiadau organig uchel, cyfansoddiadau cymhleth, llu o sylweddau anhydrin, a lliw uchel. Trwy ddefnyddio anodau â gweithgaredd electrocemegol, gall y dechnoleg hon gynhyrchu radicalau hydrocsyl ocsideiddiol iawn yn effeithlon. Mae'r broses hon yn arwain at ddadelfennu llygryddion organig parhaus yn sylweddau diwenwyn, bioddiraddadwy a'u mwyneiddio'n llwyr i gyfansoddion fel carbon deuocsid neu garbonadau.