ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഓക്സിഡേഷൻ

വിശാലമായ അർത്ഥത്തിൽ, ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഓക്‌സിഡേഷൻ എന്നത് ഇലക്ട്രോകെമിസ്ട്രിയുടെ മുഴുവൻ പ്രക്രിയയെയും സൂചിപ്പിക്കുന്നു, ഇതിൽ ഓക്‌സിഡേഷൻ-റെഡക്ഷൻ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ തത്വങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഇലക്ട്രോഡിൽ സംഭവിക്കുന്ന നേരിട്ടുള്ള അല്ലെങ്കിൽ പരോക്ഷമായ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഈ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ മലിനജലത്തിൽ നിന്നുള്ള മലിനീകരണം കുറയ്ക്കുന്നതിനോ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനോ ലക്ഷ്യമിടുന്നു.

ചുരുക്കി പറഞ്ഞാൽ, ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഓക്സീകരണം എന്നത് ആനോഡിക് പ്രക്രിയയെയാണ് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. ഈ പ്രക്രിയയിൽ, ഒരു ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് സെല്ലിലേക്ക് ഒരു ജൈവ ലായനി അല്ലെങ്കിൽ സസ്പെൻഷൻ അവതരിപ്പിക്കുകയും, നേരിട്ടുള്ള വൈദ്യുതധാര പ്രയോഗിക്കുന്നതിലൂടെ, ആനോഡിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ വേർതിരിച്ചെടുക്കുകയും, ജൈവ സംയുക്തങ്ങളുടെ ഓക്സീകരണത്തിലേക്ക് നയിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പകരമായി, താഴ്ന്ന വാലൻസ് ലോഹങ്ങളെ ആനോഡിൽ ഉയർന്ന വാലൻസ് ലോഹ അയോണുകളായി ഓക്സീകരിക്കാൻ കഴിയും, തുടർന്ന് അവ ജൈവ സംയുക്തങ്ങളുടെ ഓക്സീകരണത്തിൽ പങ്കെടുക്കുന്നു. സാധാരണയായി, ജൈവ സംയുക്തങ്ങൾക്കുള്ളിലെ ചില ഫങ്ഷണൽ ഗ്രൂപ്പുകൾ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രവർത്തനം പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു. ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ സ്വാധീനത്തിൽ, ഈ ഫങ്ഷണൽ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ ഘടനയിൽ മാറ്റങ്ങൾ സംഭവിക്കുന്നു, ജൈവ സംയുക്തങ്ങളുടെ രാസ ഗുണങ്ങളിൽ മാറ്റം വരുത്തുന്നു, അവയുടെ വിഷാംശം കുറയ്ക്കുന്നു, അവയുടെ ജൈവവിഘടന വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഓക്‌സിഡേഷനെ രണ്ട് തരങ്ങളായി തിരിക്കാം: നേരിട്ടുള്ള ഓക്‌സിഡേഷൻ, പരോക്ഷ ഓക്‌സിഡേഷൻ. നേരിട്ടുള്ള ഓക്‌സിഡേഷൻ (നേരിട്ടുള്ള വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണം) എന്നത് മലിനജലത്തിൽ നിന്ന് മലിനീകരണ വസ്തുക്കളെ ഇലക്ട്രോഡിൽ ഓക്‌സിഡൈസ് ചെയ്‌ത് നേരിട്ട് നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനെയാണ് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. ഈ പ്രക്രിയയിൽ ആനോഡിക്, കാഥോഡിക് പ്രക്രിയകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു. ആനോഡ് പ്രക്രിയയിൽ ആനോഡ് ഉപരിതലത്തിലെ മലിനീകരണ വസ്തുക്കളുടെ ഓക്‌സിഡേഷൻ ഉൾപ്പെടുന്നു, അവയെ വിഷാംശം കുറഞ്ഞ പദാർത്ഥങ്ങളായോ കൂടുതൽ ജൈവ വിസർജ്ജ്യമായ പദാർത്ഥങ്ങളായോ പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു, അതുവഴി മലിനീകരണം കുറയ്ക്കുകയോ ഇല്ലാതാക്കുകയോ ചെയ്യുന്നു. കാഥോഡിക് പ്രക്രിയയിൽ കാഥോഡ് ഉപരിതലത്തിലെ മലിനീകരണ വസ്തുക്കളുടെ കുറവ് ഉൾപ്പെടുന്നു, ഇത് പ്രധാനമായും ഹാലോജനേറ്റഡ് ഹൈഡ്രോകാർബണുകളുടെ കുറവ്, നീക്കം ചെയ്യൽ, ഘന ലോഹങ്ങളുടെ വീണ്ടെടുക്കൽ എന്നിവയ്ക്കായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

കാഥോഡിക് പ്രക്രിയയെ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ റിഡക്ഷൻ എന്നും വിളിക്കാം. Cr6+, Hg2+ തുടങ്ങിയ ഹെവി മെറ്റൽ അയോണുകളെ അവയുടെ താഴ്ന്ന ഓക്സിഡേഷൻ അവസ്ഥയിലേക്ക് കുറയ്ക്കുന്നതിന് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ കൈമാറ്റം ഇതിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. കൂടാതെ, ക്ലോറിനേറ്റ് ചെയ്ത ജൈവ സംയുക്തങ്ങളെ കുറയ്ക്കാനും, അവയെ വിഷാംശം കുറഞ്ഞതോ വിഷരഹിതമോ ആയ വസ്തുക്കളാക്കി മാറ്റാനും, ആത്യന്തികമായി അവയുടെ ജൈവവിഘടനം വർദ്ധിപ്പിക്കാനും ഇതിന് കഴിയും:

R-Cl + H+ + e → RH + Cl-

പരോക്ഷ ഓക്സീകരണം (പരോക്ഷ വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണം) എന്നത് ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ വഴി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന ഓക്സിഡൈസിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ കുറയ്ക്കുന്ന ഏജന്റുകളെ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളായോ ഉൽപ്രേരകങ്ങളായോ ഉപയോഗിച്ച് മലിനീകരണ വസ്തുക്കളെ കുറഞ്ഞ വിഷ പദാർത്ഥങ്ങളാക്കി മാറ്റുന്നു. പരോക്ഷ വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണത്തെ റിവേഴ്‌സിബിൾ, റിവേഴ്‌സിബിൾ പ്രക്രിയകളായി വീണ്ടും തരംതിരിക്കാം. റിവേഴ്‌സിബിൾ പ്രക്രിയകൾ (മധ്യസ്ഥ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഓക്‌സിഡേഷൻ) ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രക്രിയയിൽ റെഡോക്‌സ് സ്പീഷീസുകളുടെ പുനരുജ്ജീവനവും പുനരുപയോഗവും ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. മറുവശത്ത്, റിവേഴ്‌സിബിൾ പ്രക്രിയകൾ, Cl2, ക്ലോറേറ്റുകൾ, ഹൈപ്പോക്ലോറൈറ്റുകൾ, H2O2, O3 തുടങ്ങിയ ശക്തമായ ഓക്‌സിഡൈസിംഗ് ഏജന്റുകൾ പോലുള്ള റിവേഴ്‌സിബിൾ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളിൽ നിന്ന് ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളെ ജൈവ സംയുക്തങ്ങളെ ഓക്‌സിഡൈസ് ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. റിവേഴ്‌സിബിൾ പ്രക്രിയകൾക്ക് ലയിച്ച ഇലക്ട്രോണുകൾ, ·HO റാഡിക്കലുകൾ, ·HO2 റാഡിക്കലുകൾ (ഹൈഡ്രോപെറോക്‌സിൽ റാഡിക്കലുകൾ), ·O2- റാഡിക്കലുകൾ (സൂപ്പർഓക്‌സൈഡ് ആനയോണുകൾ) എന്നിവയുൾപ്പെടെ ഉയർന്ന ഓക്‌സിഡേറ്റീവ് ഇന്റർമീഡിയറ്റുകൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും, ഇവ സയനൈഡ്, ഫിനോൾസ്, COD (കെമിക്കൽ ഓക്‌സിജൻ ഡിമാൻഡ്), S2- അയോണുകൾ തുടങ്ങിയ മലിനീകരണ വസ്തുക്കളെ വിഘടിപ്പിക്കാനും ഇല്ലാതാക്കാനും ഉപയോഗിക്കാം, ഒടുവിൽ അവയെ നിരുപദ്രവകരമായ വസ്തുക്കളാക്കി മാറ്റുന്നു.

നേരിട്ടുള്ള അനോഡിക് ഓക്സീകരണത്തിന്റെ കാര്യത്തിൽ, മാസ് ട്രാൻസ്ഫർ പരിമിതികൾ കാരണം കുറഞ്ഞ റിയാക്ടന്റ് സാന്ദ്രത ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഉപരിതല പ്രതിപ്രവർത്തനത്തെ പരിമിതപ്പെടുത്തും, അതേസമയം പരോക്ഷ ഓക്സീകരണ പ്രക്രിയകൾക്ക് ഈ പരിമിതി നിലവിലില്ല. നേരിട്ടുള്ളതും പരോക്ഷവുമായ ഓക്സീകരണ പ്രക്രിയകളിൽ, H2 അല്ലെങ്കിൽ O2 വാതകത്തിന്റെ ഉത്പാദനം ഉൾപ്പെടുന്ന സൈഡ് പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ സംഭവിക്കാം, എന്നാൽ ഇലക്ട്രോഡ് വസ്തുക്കളുടെ തിരഞ്ഞെടുപ്പിലൂടെയും പൊട്ടൻഷ്യൽ നിയന്ത്രണത്തിലൂടെയും ഈ സൈഡ് പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയും.

ഉയർന്ന ജൈവ സാന്ദ്രത, സങ്കീർണ്ണമായ ഘടനകൾ, നിരവധി റിഫ്രാക്ടറി വസ്തുക്കൾ, ഉയർന്ന നിറവ്യത്യാസം എന്നിവയുള്ള മലിനജല സംസ്കരണത്തിന് ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഓക്‌സിഡേഷൻ ഫലപ്രദമാണെന്ന് കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രവർത്തനമുള്ള ആനോഡുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിലൂടെ, ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് ഉയർന്ന ഓക്‌സിഡേറ്റീവ് ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ റാഡിക്കലുകളെ കാര്യക്ഷമമായി സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും. ഈ പ്രക്രിയ സ്ഥിരമായ ജൈവ മലിനീകരണ വസ്തുക്കളെ വിഷരഹിതവും ജൈവ വിസർജ്ജ്യവുമായ വസ്തുക്കളാക്കി വിഘടിപ്പിക്കുന്നതിലേക്കും അവയുടെ പൂർണ്ണമായ ധാതുവൽക്കരണത്തിലേക്കും കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് അല്ലെങ്കിൽ കാർബണേറ്റുകൾ പോലുള്ള സംയുക്തങ്ങളാക്കി മാറ്റുന്നതിലേക്കും നയിക്കുന്നു.