در این فصل ابتدا نگاهی دقیق به دانش کلاسیک موضوع داشته سپس مروری بر یافته­ های دیگر محققان بر روی روش اکسایش الکتروشیمیایی ارائه می­گردد.
۲-۲- روش تصفیه الکتروشیمیایی
با افزایش جمعیت جهان و رشد صنعت حفاظت از محیط زیست مهم­ترین و اصلی­ترین فاکتور در پیشرفت‌های آتی فرایندهای صنعتی می­باشد. بسیاری از فعالیت­های صنعتی و کشاورزی آب زیادی مصرف می­ کنند. با این وجود، کاملاً واضح است که منابع آب تازه محدود هستند به طوریکه بایستی از آن محافظت کرد [۱]. روش­های متفاوتی برای تصفیه پساب­های صنعتی حاوی مواد آلی وجود دارد مانند استخراج، اکسایش، سوزاندن و جذب و … . انتخاب روش عملیات به مسائل اقتصادی مانند راحتی کنترل، توانایی و کارایی روش بستگی دارد [۲]. اخیراً به دلیل بازده بالا و سازگاری زیست­محیطی استفاده از تجزیه الکتروشیمیایی مستقیم یا غیرمستقیم آلاینده­های آلی توسعه یافته است [۳]. الکتروشیمی راهکارهای قابل اطمینان برای جلوگیری از مشکلات آلودگی در فرایندهای صنعتی را ارائه می­دهد [۱]. یکی از مزایای روش­های الکتروشیمیایی، سازش­پذیری زیست­محیطی­اش است. دلیلش می ­تواند این باشد که در آن از الکترون به عنوان یک معرف پاک و عامل اصلی انتقال استفاده می­ شود [۴]. مهم­ترین مزیت روش­های تصفیه الکتروشیمیایی این است که سینتیک ­روش­های اکسایش الکتروشیمیایی ۱۰۰ برابر سریع­تر از روش­های اکسایش زیستی است. این مزایا باعث شده توجه به روش­های تصفیه الکتروشیمیایی طی دو دهه اخیر افزایش یابد [۵].

۲-۳- مزایا و معایب سیستم­های الکتروشیمیایی [۴-۷].
مزایا:

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت tinoz.ir مراجعه کنید.
 

سازش­پذیری زیست­محیطی
 

تطبیق­پذیری
 

امکان دست­یابی به بازده انرژی بالا
 

تابعیت اتوماتیکی
 

استفاده از تجهیزات ساده
 

امکان عدم تولید آلاینده­های ثانویه سمی
 

سرعت بالای انجام فرایند در مقایسه با روش­های اکسایش زیستی
 

هزینه بهره­وری
 

انعطاف­پذیری
 

معایب:

نیاز به بهینه­سازی مصرف انرژی الکتریکی
 

حساسیت انتخاب الکترود مناسب برای فرایند و هزینه­ های ساخت و خرید آنها
 

۲-۴- انواع روش­های تصفیه الکتروشیمیایی
روش­های تصفیه الکتروشیمیایی شامل انواع زیر است:

تصفیه کاتدی آب و پساب صنعتی
 

لخته شدن الکتروشیمیایی[۶]
 

شناور­سازی الکتروشیمیایی[۷]
 

روش­های پیشرفته اکسایش الکتروشیمیایی[۸]
 

که در زیر به اختصار، به توضیح آنها می­پردازیم.
۲-۴-۱- تصفیه کاتدی آب و پساب صنعتی
روش تصفیه کاتدی آب و پساب صنعتی در پساب با غلظت بالای یون­های فلزی بیشتر استفاده می­ شود و بر زدایش یون از پساب بر پایه رسوب کاتدی فلز استوار است.
۲-۴-۲- لخته­شدن الکتروشیمیایی
این روش شامل تولید منعقد­کننده­ های آزمایشگاهی، به وسیله حل شدن الکتریکی یون­های آلومینیوم یا آهن از الکترودهای آهنی یا آلومینیوم می­باشد. لخته شدن الکتروشیمیایی در برداشتن و رفع جامدات معلق مثل نفت و گریس مؤثر است.
۲-۴-۳- شناور­سازی الکتروشیمیایی
در این روش مواد آلوده­کننده را در سطح آب به وسیله الکترولیز حباب­های کوچک، شناور
می­ کنند. در تصفیه آب و فاضلاب، عمل شناورسازی یک فرایند بسیار مؤثر برای جداسازی روغن و جامدات معلق دارای دانسیته پایین می­باشند [۸].
۲-۴-۴- روش­های پیشرفته اکسایش الکتروشیمیایی
این روش یکی از روش­های تصفیه آب و پساب است که به سه گروه زیر تقسیم می­ شود [۸]:

اکسایش الکتروشیمیایی
 

الکترو­فنتون[۹]
 

سیستم­های الکتروشیمیایی نوریار[۱۰] (در این روش از اشعه فرابنفش[۱۱] استفاده می­ شود).
 

۲-۵- اکسایش الکتروشیمیایی
بسیاری از فرایندهای صنعتی پساب­هایی که شامل ترکیبات آلی مقاوم در برابر تجزیه زیستی هستند را تولید می­ کنند. این پساب­ها باید به شیوه اقتصادی مناسبی تحت فرایند تصفیه قرار گیرند. یکی از روش­های مؤثر و مورد توجه برای تصفیه اینگونه پساب­ها استفاده از تکنیک­های اکسایش است [۱]. از مزایای این روش می­توان به عدم نیاز به اضافه کردن مقادیر زیاد مواد شیمیایی به پساب و رساندن اکسیژن، همچنین عدم گرایش به تولید محصولات جانبی که تولید آلودگی ثانویه می­ کند اشاره کرد [۶].
روش­های مختلف تصفیه الکتروشیمیایی که در زدایش فنل کاربرد دارند به قرار زیر است [۹]:

اکسایش آندی
 

اکسایش الکتروشیمیایی پیشرفته فرا­صوتی[۱۲]
 

فرایند انعقاد الکتروشیمیایی
 

اکسایش الکتروشیمایی واسطه­ای
 

زدایش در پیل سوختی میکروبی
 

۲-۶- اکسایش آندی
یکی از انواع روش­های الکتروشیمیایی که برای تصفیه پساب­ها بکار می­رود روش اکسایش آندی است. این روش ابزاری قدرتمند برای زدایش پساب­های آلی است و آنها را به دی­اکسیدکربن و آب اکسید می­ کند.
روش اکسایش آندی را می­توان به دو دسته تقسیم کرد:

اکسایش مستقیم: در این روش ترکیبات آلی در سطح الکترود متلاشی می­شوند.
 

اکسایش غیر مستقیم: در این روش یک واسطه در طی فرایند به طور الکتروشیمیایی تولید می­ شود تا اکسایش ترکیبات آلی را انجام دهد. به عبارت دیگر می­­توان گفت که اکسایش غیرمستقیم به وسیله استفاده مناسب از اکسیدان­های تولید شده آندی مانند عامل­های فنتون، هیپوکلریت و CL2 ­صورت می­پذیرد [۱۰، ۱۱].
 

در مطالعه حاضر روش اکسایش مستقیم آندی در تصفیه پساب­های فنلی مورد بررسی قرار گرفته است که به تفضیل به شرح آن پرداخته می­ شود.
۲-۶-۱- اکسایش مستقیم در آند
برای اکسایش مستقیم دو خاصیت مهم برای آند مناسب لازم است [۱۱] :

پتانسیل رهایش اکسیژن بالا
 

پایداری در مقابل خوردگی
 

اکسایش الکتروشیمیایی آلودگی­ها می ­تواند به صورت مستقیم به وسیله جذب سطحی فیزیکی اکسیژن فعال ( رادیکال هیدروکسیل جذب شده OH) یا جذب سطحی شیمیایی اکسیژن فعال
( اکسیژن در شبکه اکسیدی MOX+1) صورت گیرد. این فرایند اغلب اکسایش مستقیم یا اکسایش آندی نامیده می­ شود. اکسیژن فعال جذب سطحی فیزیکی باعث احتراق کامل ترکیبات آلی ®­ و اکسیژن فعال جذب سطحی شیمیایی شده (MOX+1) در اکسایش انتخابی محصولات شرکت می­ کند.
(۲-۱) + zH+ + ze– + MOX R + MOX (OH)Z = CO2
(۲-۲) R + MOX+1 = RO + MOX
در حالت کلی رادیکال هیدروکسیل برای اکسایش آلودگی­ها بسیار مؤثرتر از O در MOX+1 است. به علت آزادسازی اکسیژن که در الکترود آند طبق واکنش زیر اتفاق می­افتد، اضافه ولتاژ زیادی برای آزادسازی اکسیژن نیازمند است که واکنش­های (۲-۱) و (۲-۲) با بازده جریان بالا اتفاق بیفتد. در غیر اینصورت جریان اعمالی برای تجزیه آب هدر می­رود]۱۲[ .
(۲-۳) ۲H2O – ۴e– → O2 + ۴H+
۲-۶-۲- مدل پیشنهادی برای اکسایش آندی مواد آلی به کمک رادیکال‌های هیدروکسیل]۱۲[
در این مدل رفتار متفاوت الکترودها در اکسایش الکتروشیمیایی باعث دسته­بندی الکترودها به دو گروه مختلف می­ شود: