ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഓക്സിഡേഷൻ

വിശാലമായ അർത്ഥത്തിൽ, ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഓക്സിഡേഷൻ എന്നത് ഇലക്ട്രോകെമിസ്ട്രിയുടെ മുഴുവൻ പ്രക്രിയയെയും സൂചിപ്പിക്കുന്നു, ഓക്സിഡേഷൻ-റിഡക്ഷൻ റിയാക്ഷനുകളുടെ തത്വങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഇലക്ട്രോഡിൽ സംഭവിക്കുന്ന നേരിട്ടോ അല്ലാതെയോ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഈ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ മലിനജലത്തിൽ നിന്നുള്ള മലിനീകരണം കുറയ്ക്കാനോ നീക്കം ചെയ്യാനോ ലക്ഷ്യമിടുന്നു.

ഇടുങ്ങിയ നിർവചിക്കപ്പെട്ട, ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഓക്സിഡേഷൻ പ്രത്യേകമായി അനോഡിക് പ്രക്രിയയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയിൽ, ഒരു ഓർഗാനിക് ലായനി അല്ലെങ്കിൽ സസ്പെൻഷൻ ഒരു ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് സെല്ലിലേക്ക് അവതരിപ്പിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഡയറക്ട് കറൻ്റ് പ്രയോഗത്തിലൂടെ, ആനോഡിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ വേർതിരിച്ചെടുക്കുന്നു, ഇത് ഓർഗാനിക് സംയുക്തങ്ങളുടെ ഓക്സീകരണത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. പകരമായി, ലോ-വാലൻസ് ലോഹങ്ങൾ ആനോഡിലെ ഉയർന്ന വാലൻസ് ലോഹ അയോണുകളായി ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യപ്പെടും, അത് ഓർഗാനിക് സംയുക്തങ്ങളുടെ ഓക്സീകരണത്തിൽ പങ്കെടുക്കുന്നു. സാധാരണഗതിയിൽ, ഓർഗാനിക് സംയുക്തങ്ങൾക്കുള്ളിലെ ചില ഫങ്ഷണൽ ഗ്രൂപ്പുകൾ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രവർത്തനം പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു. ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിൻ്റെ സ്വാധീനത്തിൽ, ഈ ഫങ്ഷണൽ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ ഘടന മാറ്റങ്ങൾക്ക് വിധേയമാകുന്നു, ജൈവ സംയുക്തങ്ങളുടെ രാസ ഗുണങ്ങളിൽ മാറ്റം വരുത്തുന്നു, അവയുടെ വിഷാംശം കുറയ്ക്കുന്നു, അവയുടെ ബയോഡീഗ്രേഡബിലിറ്റി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

ഇലക്‌ട്രോകെമിക്കൽ ഓക്‌സിഡേഷനെ രണ്ട് തരങ്ങളായി തിരിക്കാം: നേരിട്ടുള്ള ഓക്‌സിഡേഷൻ, പരോക്ഷ ഓക്‌സിഡേഷൻ. നേരിട്ടുള്ള ഓക്‌സിഡേഷൻ (നേരിട്ടുള്ള വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണം) ഇലക്‌ട്രോഡിൽ ഓക്‌സിഡൈസ് ചെയ്‌ത് മലിനജലത്തിൽ നിന്ന് മലിനീകരണം നേരിട്ട് നീക്കം ചെയ്യുന്നതാണ്. ഈ പ്രക്രിയയിൽ അനോഡിക്, കാഥോഡിക് പ്രക്രിയകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു. ആനോഡിക് പ്രക്രിയയിൽ ആനോഡ് പ്രതലത്തിലെ മലിനീകരണത്തിൻ്റെ ഓക്‌സിഡേഷൻ ഉൾപ്പെടുന്നു, അവയെ വിഷാംശം കുറഞ്ഞ വസ്തുക്കളോ അല്ലെങ്കിൽ കൂടുതൽ ബയോഡീഗ്രേഡബിൾ ആയ വസ്തുക്കളോ ആക്കി മാറ്റുകയും അതുവഴി മലിനീകരണം കുറയ്ക്കുകയോ ഇല്ലാതാക്കുകയോ ചെയ്യുന്നു. കാഥോഡിക് പ്രക്രിയയിൽ കാഥോഡ് ഉപരിതലത്തിലെ മലിനീകരണം കുറയ്ക്കുന്നത് ഉൾപ്പെടുന്നു, ഇത് പ്രാഥമികമായി ഹാലോജനേറ്റഡ് ഹൈഡ്രോകാർബണുകൾ കുറയ്ക്കുന്നതിനും നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനും കനത്ത ലോഹങ്ങളുടെ വീണ്ടെടുക്കലിനും ഉപയോഗിക്കുന്നു.

കാഥോഡിക് പ്രക്രിയയെ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ റിഡക്ഷൻ എന്നും വിളിക്കാം. Cr6+, Hg2+ തുടങ്ങിയ ഹെവി മെറ്റൽ അയോണുകളെ അവയുടെ താഴ്ന്ന ഓക്സിഡേഷൻ അവസ്ഥകളിലേക്ക് കുറയ്ക്കുന്നതിന് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ കൈമാറ്റം ഇതിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. കൂടാതെ, ഇതിന് ക്ലോറിനേറ്റഡ് ഓർഗാനിക് സംയുക്തങ്ങൾ കുറയ്ക്കാനും വിഷരഹിതമോ വിഷരഹിതമോ ആയ പദാർത്ഥങ്ങളാക്കി മാറ്റാനും ആത്യന്തികമായി അവയുടെ ജൈവനാശം വർദ്ധിപ്പിക്കാനും കഴിയും:

R-Cl + H+ + e → RH + Cl-

പരോക്ഷ ഓക്‌സിഡേഷൻ (പരോക്ഷ വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണം) ഇലക്‌ട്രോകെമിക്കലി ജനറേറ്റഡ് ഓക്‌സിഡൈസിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ റിഡ്യൂസിംഗ് ഏജൻ്റുകൾ റിയാക്ടൻ്റുകളോ കാറ്റലിസ്റ്റുകളോ ആയി മലിനീകരണത്തെ കുറഞ്ഞ വിഷ പദാർത്ഥങ്ങളാക്കി മാറ്റുന്നത് ഉൾപ്പെടുന്നു. പരോക്ഷ വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണത്തെ റിവേഴ്‌സിബിൾ, റിവേഴ്‌സിബിൾ എന്നിങ്ങനെ തരംതിരിക്കാം. ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രക്രിയയിൽ റെഡോക്സ് സ്പീഷിസുകളുടെ പുനരുജ്ജീവനവും പുനരുപയോഗവും റിവേഴ്സബിൾ പ്രക്രിയകളിൽ (മധ്യസ്ഥ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഓക്സിഡേഷൻ) ഉൾപ്പെടുന്നു. മറുവശത്ത്, മാറ്റാനാകാത്ത പ്രക്രിയകൾ, ജൈവ സംയുക്തങ്ങളെ ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യുന്നതിന്, Cl2, ക്ലോറേറ്റുകൾ, ഹൈപ്പോക്ലോറൈറ്റുകൾ, H2O2, O3 തുടങ്ങിയ ശക്തമായ ഓക്സിഡൈസിംഗ് ഏജൻ്റുകളായ, മാറ്റാനാകാത്ത ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളിൽ നിന്ന് ഉണ്ടാകുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളെ ഉപയോഗിക്കുന്നു. മാറ്റാനാകാത്ത പ്രക്രിയകൾക്ക് സോൾവേറ്റഡ് ഇലക്ട്രോണുകൾ, · എച്ച് ഒ റാഡിക്കലുകൾ, · എച്ച് ഒ 2 റാഡിക്കലുകൾ (ഹൈഡ്രോപറോക്സൈൽ റാഡിക്കലുകൾ), · ഒ 2- റാഡിക്കലുകൾ (സൂപ്പറോക്സൈഡ് ആയോണുകൾ) എന്നിവയുൾപ്പെടെ ഉയർന്ന ഓക്സിഡേറ്റീവ് ഇൻ്റർമീഡിയറ്റുകൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് സയനൈഡ്, ഫിനോൾസ് തുടങ്ങിയ മലിനീകരണങ്ങളെ നശിപ്പിക്കാനും ഇല്ലാതാക്കാനും ഉപയോഗിക്കാം. COD (കെമിക്കൽ ഓക്സിജൻ ഡിമാൻഡ്), കൂടാതെ S2- അയോണുകൾ, ആത്യന്തികമായി അവയെ നിരുപദ്രവകരമായ പദാർത്ഥങ്ങളാക്കി മാറ്റുന്നു.

നേരിട്ടുള്ള അനോഡിക് ഓക്‌സിഡേഷൻ്റെ കാര്യത്തിൽ, കുറഞ്ഞ റിയാക്ടൻ്റ് കോൺസൺട്രേഷനുകൾക്ക് മാസ് ട്രാൻസ്ഫർ പരിമിതികൾ കാരണം ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഉപരിതല പ്രതികരണത്തെ പരിമിതപ്പെടുത്താൻ കഴിയും, അതേസമയം പരോക്ഷ ഓക്‌സിഡേഷൻ പ്രക്രിയകൾക്ക് ഈ പരിമിതി നിലവിലില്ല. പ്രത്യക്ഷവും പരോക്ഷവുമായ ഓക്സിഡേഷൻ പ്രക്രിയകളിൽ, H2 അല്ലെങ്കിൽ O2 വാതകം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന പാർശ്വഫലങ്ങൾ ഉണ്ടാകാം, എന്നാൽ ഇലക്ട്രോഡ് വസ്തുക്കളുടെ തിരഞ്ഞെടുപ്പിലൂടെയും സാധ്യതയുള്ള നിയന്ത്രണത്തിലൂടെയും ഈ പാർശ്വഫലങ്ങൾ നിയന്ത്രിക്കാനാകും.

ഉയർന്ന ഓർഗാനിക് സാന്ദ്രത, സങ്കീർണ്ണമായ കോമ്പോസിഷനുകൾ, റിഫ്രാക്റ്ററി പദാർത്ഥങ്ങളുടെ ഒരു ബാഹുല്യം, ഉയർന്ന നിറങ്ങൾ എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് മലിനജലം സംസ്കരിക്കുന്നതിന് ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഓക്സിഡേഷൻ ഫലപ്രദമാണെന്ന് കണ്ടെത്തി. ഇലക്‌ട്രോകെമിക്കൽ പ്രവർത്തനമുള്ള ആനോഡുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിലൂടെ, ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് ഉയർന്ന ഓക്‌സിഡേറ്റീവ് ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ റാഡിക്കലുകളെ കാര്യക്ഷമമായി സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും. ഈ പ്രക്രിയ സ്ഥിരമായ ജൈവ മലിനീകരണങ്ങളെ വിഷരഹിതവും ബയോഡീഗ്രേഡബിൾ വസ്തുക്കളായും അവയുടെ പൂർണ്ണമായ ധാതുവൽക്കരണം കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് അല്ലെങ്കിൽ കാർബണേറ്റുകളോ പോലെയുള്ള സംയുക്തങ്ങളിലേക്കും നയിക്കുന്നു.