Кең мағынада электрохимиялық тотығу электрохимияның бүкіл процесін білдіреді, ол тотығу-тотықсыздану реакцияларының принциптеріне негізделген электродта жүретін тікелей немесе жанама электрохимиялық реакцияларды қамтиды. Бұл реакциялар ағынды сулардан ластаушы заттарды азайтуға немесе жоюға бағытталған.
Тар мағынада электрохимиялық тотығу анодтық процесті білдіреді. Бұл процесте электролиттік ұяшыққа органикалық ерітінді немесе суспензия енгізіледі, ал тұрақты токты қолдану арқылы анодта электрондар алынады, бұл органикалық қосылыстардың тотығуына әкеледі. Немесе төмен валентті металдарды анодта жоғары валентті металл иондарына дейін тотықтыруға болады, олар содан кейін органикалық қосылыстардың тотығуына қатысады. Әдетте, органикалық қосылыстардың ішіндегі белгілі бір функционалдық топтар электрохимиялық белсенділік көрсетеді. Электр өрісінің әсерінен бұл функционалдық топтардың құрылымы өзгереді, органикалық қосылыстардың химиялық қасиеттерін өзгертеді, олардың уыттылығын төмендетеді және олардың биологиялық ыдырауын күшейтеді.
Электрохимиялық тотығуды екі түрге бөлуге болады: тікелей тотығу және жанама тотығу. Тікелей тотығу (тікелей электролиз) ластаушы заттарды электродта тотықтыру арқылы ағынды сулардан тікелей кетіруді қамтиды. Бұл процесс анодтық және катодтық процестерді қамтиды. Анодтық процесс ластаушы заттарды анод бетінде тотығуды, оларды аз уытты заттарға немесе биологиялық ыдырайтын заттарға айналдыруды, осылайша ластаушы заттарды азайтуды немесе жоюды қамтиды. Катодтық процесс катод бетіндегі ластаушы заттарды азайтуды қамтиды және негізінен галогенденген көмірсутектерді тотықсыздандыру және жою, сондай-ақ ауыр металдарды қалпына келтіру үшін қолданылады.
Катодтық процесті электрохимиялық тотықсыздану деп те атауға болады. Ол Cr6+ және Hg2+ сияқты ауыр металл иондарын төменгі тотығу күйіне дейін тотықсыздандыру үшін электрондарды беруді қамтиды. Сонымен қатар, ол хлорланған органикалық қосылыстарды тотықсыздандырып, оларды аз уытты немесе уытты емес заттарға айналдыра алады, сайып келгенде олардың биологиялық ыдырауын жақсартады:
R-Cl + H+ + e → RH + Cl-
Жанама тотығу (жанама электролиз) ластаушы заттарды аз уытты заттарға айналдыру үшін электрохимиялық жолмен түзілетін тотықтырғыш немесе тотықсыздандырғыш агенттерді реагенттер немесе катализаторлар ретінде пайдалануды қамтиды. Жанама электролизді қайтымды және қайтымсыз процестерге жіктеуге болады. Қайтымды процестер (арқылы электрохимиялық тотығу) электрохимиялық процесс кезінде тотығу-тотықсыздану түрлерінің регенерациясын және қайта өңделуін қамтиды. Екінші жағынан, қайтымсыз процестер органикалық қосылыстарды тотығу үшін Cl2, хлораттар, гипохлориттер, H2O2 және O3 сияқты қайтымсыз электрохимиялық реакциялардан түзілетін заттарды пайдаланады. Қайтымсыз процестер сонымен қатар цианид, фенолдар, COD (химиялық оттегіге сұраныс) және S2- иондары сияқты ластаушы заттарды ыдырату және жою үшін пайдаланылуы мүмкін ерітілген электрондарды, ·HO радикалдарын, ·HO2 радикалдарын (гидропероксил радикалдары) және ·O2- радикалдарын (супероксид аниондарын) қоса алғанда, жоғары тотығу аралық өнімдерді тудыруы мүмкін, оларды сайып келгенде зиянсыз заттарға айналдырады.
Тікелей анодты тотығу жағдайында реагенттердің төмен концентрациясы масса алмасу шектеулеріне байланысты электрохимиялық беттік реакцияны шектеуі мүмкін, ал бұл шектеу жанама тотығу процестері үшін жоқ. Тікелей және жанама тотығу процестері кезінде H2 немесе O2 газының пайда болуымен байланысты жанама реакциялар орын алуы мүмкін, бірақ бұл жанама реакцияларды электрод материалдарын таңдау және әлеуетті бақылау арқылы басқаруға болады.
Электрохимиялық тотығу жоғары органикалық концентрациядағы, күрделі құрамдағы, көптеген отқа төзімді заттардағы және жоғары бояудағы ағынды суларды тазарту үшін тиімді екені анықталды. Электрохимиялық белсенділігі бар анодтарды пайдалану арқылы бұл технология жоғары тотығу гидроксил радикалдарын тиімді түрде түзе алады. Бұл процесс тұрақты органикалық ластаушы заттардың улы емес, биологиялық ыдырайтын заттарға ыдырауына және олардың көмірқышқыл газы немесе карбонаттар сияқты қосылыстарға толық минералдануына әкеледі.
Жарияланған уақыты: 2023 жылғы 7 қыркүйек
