الکتروفنتون

روش های الکتروشیمیایی به عنوان یکی از فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته به طور موثری برای تجزیه مواد آلی در محلول های آبی استفاده شده است. راندمان کم تصفیه متداول در تخریب بسیاری از مواد سمی و مقاوم به تجزیه بیولوژیکی سبب شده تا بدنبال روش های موثرتری برای تجزیه این ترکیبات باشیم.

توضیحاتی پیرامون فرآیند الکتروفنتون

یکی از موثرترین روش های جایگزین، فرآیند اکسیداسیون پیشرفته در ارتباط با تولید رادیکال آزاد هیدروکسیل (•OH) است.
از میان فرآیندهای مختلف اکسیداسیون پیشرفته، استفاده از فرآیند فنتون Fe/H₂O₂ (بدلیل سهولت اجرا، مدت زمان واکنش کم، بهره گیری ازفرآیند انعقاد و لخته سازی، غیر سمی بودن ترکیبات آن، امکان بکارگیری آن در مقیاس های مختلف و ملاحظات اقتصادی مناسب می باشد. فرایند های اکسیداسیون پیشرفته زمانی به کار می روند که تکنیک فرایندها بسیار کند می شود یا آلاینده های مقاوم یا جزیی اکسیدشونده نسبت به اکسیداسیون شیمیایی در محیط مایع وجود دارند یا محصولات جانبی پایدار یا حتی سمی تر از ترکیبات اولیه تولید می شود، از این روش استفاده می شود.

توانایی اکسیداسیون فرایند اکسیداسیون پیشرفته وقتی محتوای مواد آلی بالا باشد، به طور قابل توجهی کاهش می یابد.
بنابراین نیاز به مصرف مقدار بیشتری واکنش دهنده است .
این تکنیک تصفیه را از نظر هزینه- کاربری، بسیار باارزش می کند.
فرایند مورد بررسی جهت تصفیه فاضلاب های صنایع مختلف با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته است.
فرایند الکتروفنتون بر اساس واکنش های شیمیایی فنتون، تکنولوژی مناسبی است که در تصفیه فاضلاب از آن استفاده می شود.
این فرایند یکی از گزینه های پیشنهادی در مجموعه فرانیدهای اکسیداسیون پیشرفته است.

مزیت اصلی فرایند الکتروفنوتن در مقایسه با سایر روش ها

1. سازگاری با محیط زیست، که در آن الکترون عامل اصلی است که یک عامل پاک است.
2. تطبیق­پذیری، راندمان انرژی بالا، کنترل الکترونیکی و ایمنی سیستم به دلیل راهبری تحت شرایط کنترل شده.
3. امکان کنترل سینتیک های تجزیه جهت مطالعات پویایی واکنش ها.
4. میزان تجزیه بالاتر آلاینده های آلی به دلیل تولید مداوم Fe²⁺ در کاتد که این خود سبب کاهش حجم لجن تولیدی نیز می شود.
5. امکان معدنی شدن کامل به ازای قیمت نسبتا پایین در صورت راهبری بهینه سیستم وجود دارد.
6. در این فرایند Fe²⁺ محلول می تواند به طور کاتدی به آهن Fe²⁺ احیا شود که به آن کاتالیز الکتروشیمیایی می گویند.

فرمولاسیون الکتروفنتون

میزان غلظت هیدروژن پرکسید افزوده شونده به فرایند الکتروفنتون اثر مهمی بر راندمان حذف آلاینده دارد .

واکنش هایی که همزمان در محلول مورد تصفیه رخ می دهد، شامل موارد زیر است:

در فرایند فنتون رادیکال های هیدروکسیل در شرایط اسیدی و در حضور کاتالیست آهن با تخریب پر اکسید هیدروژن تولید می شوند:

در فرآیند الکتروفنتون طبق رابطه 2 در حضور یون های آهن دو ظرفیتی تولید شده بصورت الکتریکی و هیدروژن پرکسید بعنوان منبع تولید رادیکال هیدروکسیل (با عدد اکسیداسیون و احیای 8/2 ولت)،
این رادیکال باعث تخریب آلاینده می شود.
همچنین فرآیند الکتریکی آهن سه ظرفیتی احیا شده .

بصورت مستمر در طی فرآیند یون های دو ظرفیتی تولید می نمایید (رابطه3).

توضیحاتی پیرامون واکنش الکتروفنتون

فرایند الکتروفنتون به صورت اکسیداسیون غیرمستقیم و بر مبنای تولید الکتروشیمیایی و در محل رادیکال های هیدروکسیل عمل میکند .
به گونه ای که در این فرایند ابتدا اکسیژن به فاز محلول منتقل شده و سپس به سطح کاتد جذب و در پایان در محیط اسیدی به طریق الکتروشیمیایی طبق واکنش 1 به H₂O₂ احیا میشود. در مدت این فرایند، پراکسید هیدروژن به وسیله احیای الکتروشیمیایی مولکولهای اکسیژن محلول و یون فرو (Fe²⁺) و فریک (Fe³⁺) از طریق اکسیداسیون الکترود فولاد در محیط واکنش ایجاد میشوند .
طبق واکنش های 2 و ۳ با تولید رادیکال هیدروکسیل و هیدروپروکسیل ترکیبات آلی را تجزیه می کنند.

طبق واکنش ، مقداری از رادیکال هیدروکسیل تولید شده با ترکیب با یون فرو و پراکسید هیدروژن از بین می رود.
اما رادیکال هیدروکسیل تولید شده به دلیل پتانسیل اکسیداسیون بالا موجب تجزیه و تخریب غیر انتخابی آلاینده آلی و فلزات آلی میشود.
در یک سلول تقسیم نشده، هر دو فرایند اکسیداسیون آندی و الکتروفنتون باهم رخ میدهند .
که موجب افزایش راندمان حذف آلاینده از فاضلاب میشوند.
قدرت اکسیداسیون به عوامل زیادی مانند جنس آند و کاتد، ابعاد الکترود، دما، pH و شدت جریان بستگی دارد.

مزایای الکتروفنتون

یکی از مزایای عمده الکتروفنتون این است که یون های Fe³⁺ تولید شده می توانند در سطح کاتد به طور همزمان با تولید H₂O₂ به Fe²⁺ احیا شوند .
که این امر باعث افزایش کارایی این روش شوند.

تمایز فنتون و الکتروفنتون

اگر درفرآیند فنتون به جای استفاده از یون آهن دو ظرفیتی از جریان الکتریسته و الکترود آهن جهت تولید یون دو ظرفیتی استفاده شود الکتروفنتون نامیده میشود .
فرآیند الکتروفنتون در مقایسه با فرآیند فنتون متداول دارای مزایایی چون تولید دایمی یون های آهن دو ظرفیتی در طی فرآیند، تولید کمتر لجن و ایجاد خاصیت تشدید کننده بین فرآیند الکتروشیمی و فرآیند فنتون است .
فرآیند الکتروفنتون به دلیل ویژگی هایی مانند هزینه نسبی کمتر، راه اندازی و راهبری ساده، راندمان بالا، حذف کامل آلاینده مورد توجه است.

دسته بندی فرآیند الکتروفنتون

فرآیند الکتروفنتون در 4 نوع دسته بندی می شوند
رایج ترین نوع مورد استفاده تولید یون آهن دو ظرفیتی بصورت الکتریکی و اضافه نمودن هیدروژن پراکساید بصورت دستی است.
به دلیل انحلال پایین اکسیژن، سرعت تولید هیدروژن پرکسید به کندی صورت می گیرد.
حضور سایر آلاینده ها در پساب های صنعتی باعث ایفای نقش مداخله کننده ازطریق مصرف اکسیدان های شیمیایی مانند رادیکال هیدروکسیل در فرآیند حذف آلاینده مد نظر می باشد.

بیشتر بخوانیم :

فرآیند اکسیداسیون پیشرفته
فرآیند الکتروپراکسن
تصفیه پساب زباله های عفونی بیمارستانی
فرآیند لجن فعال
تصفیه فاضلاب با روش الکتروکواگولاسیون
تصفیه پساب کارخانه آبکاری فلزات

Please follow and like us: