ఎలెక్ట్రోకెమికల్ ఆక్సీకరణ

విస్తృత కోణంలో, ఎలెక్ట్రోకెమికల్ ఆక్సీకరణ అనేది ఎలక్ట్రోకెమిస్ట్రీ యొక్క మొత్తం ప్రక్రియను సూచిస్తుంది, ఇది ఆక్సీకరణ-తగ్గింపు ప్రతిచర్యల సూత్రాల ఆధారంగా ఎలక్ట్రోడ్ వద్ద ప్రత్యక్ష లేదా పరోక్ష ఎలక్ట్రోకెమికల్ ప్రతిచర్యలను కలిగి ఉంటుంది. ఈ ప్రతిచర్యలు మురుగునీటి నుండి కాలుష్య కారకాలను తగ్గించడం లేదా తొలగించడం లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నాయి.

సంకుచితంగా నిర్వచించబడిన, ఎలెక్ట్రోకెమికల్ ఆక్సీకరణ ప్రత్యేకంగా అనోడిక్ ప్రక్రియను సూచిస్తుంది. ఈ ప్రక్రియలో, ఒక సేంద్రీయ ద్రావణం లేదా సస్పెన్షన్ ఒక విద్యుద్విశ్లేషణ కణంలోకి ప్రవేశపెట్టబడుతుంది మరియు డైరెక్ట్ కరెంట్ యొక్క అప్లికేషన్ ద్వారా, ఎలక్ట్రాన్లు యానోడ్ వద్ద సంగ్రహించబడతాయి, ఇది సేంద్రీయ సమ్మేళనాల ఆక్సీకరణకు దారితీస్తుంది. ప్రత్యామ్నాయంగా, తక్కువ-వాలెన్స్ లోహాలు యానోడ్ వద్ద అధిక-వాలెన్స్ మెటల్ అయాన్‌లకు ఆక్సీకరణం చెందుతాయి, ఇవి సేంద్రీయ సమ్మేళనాల ఆక్సీకరణలో పాల్గొంటాయి. సాధారణంగా, కర్బన సమ్మేళనాలలోని కొన్ని ఫంక్షనల్ గ్రూపులు ఎలక్ట్రోకెమికల్ చర్యను ప్రదర్శిస్తాయి. విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క ప్రభావంతో, ఈ క్రియాత్మక సమూహాల నిర్మాణం మార్పులకు లోనవుతుంది, సేంద్రీయ సమ్మేళనాల యొక్క రసాయన లక్షణాలను మారుస్తుంది, వాటి విషాన్ని తగ్గిస్తుంది మరియు వాటి జీవఅధోకరణాన్ని పెంచుతుంది.

ఎలక్ట్రోకెమికల్ ఆక్సీకరణను రెండు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు: ప్రత్యక్ష ఆక్సీకరణ మరియు పరోక్ష ఆక్సీకరణ. ప్రత్యక్ష ఆక్సీకరణ (ప్రత్యక్ష విద్యుద్విశ్లేషణ) అనేది ఎలక్ట్రోడ్ వద్ద ఆక్సీకరణం చేయడం ద్వారా మురుగునీటి నుండి కాలుష్య కారకాలను నేరుగా తొలగించడం. ఈ ప్రక్రియలో అనోడిక్ మరియు కాథోడిక్ ప్రక్రియలు రెండూ ఉంటాయి. యానోడిక్ ప్రక్రియలో యానోడ్ ఉపరితలం వద్ద కాలుష్య కారకాల ఆక్సీకరణ ఉంటుంది, వాటిని తక్కువ విషపూరిత పదార్థాలు లేదా ఎక్కువ జీవఅధోకరణం చెందే పదార్థాలుగా మార్చడం, తద్వారా కాలుష్య కారకాలను తగ్గించడం లేదా తొలగించడం. కాథోడిక్ ప్రక్రియలో కాథోడ్ ఉపరితలం వద్ద కాలుష్య కారకాల తగ్గింపు ఉంటుంది మరియు ఇది ప్రధానంగా హాలోజనేటెడ్ హైడ్రోకార్బన్‌ల తగ్గింపు మరియు తొలగింపు మరియు భారీ లోహాల పునరుద్ధరణకు ఉపయోగించబడుతుంది.

కాథోడిక్ ప్రక్రియను ఎలక్ట్రోకెమికల్ తగ్గింపుగా కూడా సూచించవచ్చు. ఇది Cr6+ మరియు Hg2+ వంటి హెవీ మెటల్ అయాన్‌లను వాటి తక్కువ ఆక్సీకరణ స్థితికి తగ్గించడానికి ఎలక్ట్రాన్‌ల బదిలీని కలిగి ఉంటుంది. అదనంగా, ఇది క్లోరినేటెడ్ ఆర్గానిక్ సమ్మేళనాలను తగ్గిస్తుంది, వాటిని తక్కువ విషపూరితమైన లేదా విషరహిత పదార్ధాలుగా మారుస్తుంది, చివరికి వాటి బయోడిగ్రేడబిలిటీని పెంచుతుంది:

R-Cl + H+ + e → RH + Cl-

పరోక్ష ఆక్సీకరణ (పరోక్ష విద్యుద్విశ్లేషణ) అనేది కాలుష్య కారకాలను తక్కువ విషపూరిత పదార్థాలుగా మార్చడానికి ఎలెక్ట్రోకెమికల్‌గా ఉత్పత్తి చేయబడిన ఆక్సీకరణ లేదా తగ్గించే ఏజెంట్లను రియాక్టెంట్‌లుగా లేదా ఉత్ప్రేరకాలుగా ఉపయోగించడం. పరోక్ష విద్యుద్విశ్లేషణను తిరిగి మార్చగల మరియు తిరిగి మార్చలేని ప్రక్రియలుగా వర్గీకరించవచ్చు. రివర్సిబుల్ ప్రక్రియలు (మధ్యవర్తిత్వ ఎలక్ట్రోకెమికల్ ఆక్సీకరణ) ఎలెక్ట్రోకెమికల్ ప్రక్రియలో రెడాక్స్ జాతుల పునరుత్పత్తి మరియు రీసైక్లింగ్‌ను కలిగి ఉంటాయి. కోలుకోలేని ప్రక్రియలు, మరోవైపు, సేంద్రియ సమ్మేళనాలను ఆక్సీకరణం చేయడానికి Cl2, క్లోరేట్‌లు, హైపోక్లోరైట్‌లు, H2O2 మరియు O3 వంటి బలమైన ఆక్సీకరణ ఏజెంట్‌లు వంటి కోలుకోలేని ఎలక్ట్రోకెమికల్ ప్రతిచర్యల నుండి ఉత్పన్నమయ్యే పదార్థాలను ఉపయోగించుకుంటాయి. తిరుగులేని ప్రక్రియలు సాల్వేటెడ్ ఎలక్ట్రాన్లు, ·HO రాడికల్స్, ·HO2 రాడికల్స్ (హైడ్రోపెరాక్సిల్ రాడికల్స్), మరియు ·O2- రాడికల్స్ (సూపర్ ఆక్సైడ్ అయాన్లు)తో సహా అధిక ఆక్సీకరణ మధ్యవర్తులను కూడా ఉత్పత్తి చేయగలవు, ఇవి సైనైడ్, ఫినాల్స్ వంటి కాలుష్య కారకాలను అధోకరణం చేయడానికి మరియు తొలగించడానికి ఉపయోగపడతాయి. COD (కెమికల్ ఆక్సిజన్ డిమాండ్), మరియు S2- అయాన్లు, చివరికి వాటిని హానిచేయని పదార్థాలుగా మారుస్తాయి.

ప్రత్యక్ష అనోడిక్ ఆక్సీకరణ విషయంలో, మాస్ ట్రాన్స్‌ఫర్ పరిమితుల కారణంగా తక్కువ రియాక్టెంట్ సాంద్రతలు ఎలెక్ట్రోకెమికల్ ఉపరితల ప్రతిచర్యను పరిమితం చేయగలవు, అయితే పరోక్ష ఆక్సీకరణ ప్రక్రియలకు ఈ పరిమితి ఉండదు. ప్రత్యక్ష మరియు పరోక్ష ఆక్సీకరణ ప్రక్రియలు రెండింటిలోనూ, H2 లేదా O2 వాయువు ఉత్పత్తికి సంబంధించిన సైడ్ రియాక్షన్‌లు సంభవించవచ్చు, అయితే ఈ సైడ్ రియాక్షన్‌లను ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థాల ఎంపిక మరియు సంభావ్య నియంత్రణ ద్వారా నియంత్రించవచ్చు.

ఎలెక్ట్రోకెమికల్ ఆక్సీకరణ మురుగునీటిని అధిక సేంద్రీయ సాంద్రతలు, సంక్లిష్ట కూర్పులు, అనేక వక్రీభవన పదార్థాలు మరియు అధిక రంగులతో శుద్ధి చేయడానికి ప్రభావవంతంగా ఉన్నట్లు కనుగొనబడింది. ఎలెక్ట్రోకెమికల్ చర్యతో యానోడ్‌లను ఉపయోగించడం ద్వారా, ఈ సాంకేతికత అధిక ఆక్సీకరణ హైడ్రాక్సిల్ రాడికల్‌లను సమర్ధవంతంగా ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఈ ప్రక్రియ నిరంతర సేంద్రీయ కాలుష్య కారకాలను విషరహిత, బయోడిగ్రేడబుల్ పదార్థాలుగా కుళ్ళిపోవడానికి మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్ లేదా కార్బోనేట్‌ల వంటి సమ్మేళనాలుగా వాటి పూర్తి ఖనిజీకరణకు దారితీస్తుంది.