Πρέπει να πούμε ότι παντού στον κόσμο όπου ζουν άνθρωποι και όπου υπάρχουν εταιρείες παραγωγής, υπάρχουν προβλήματα οικιακής επεξεργασίας λυμάτων και βιομηχανικών λυμάτων.
Επί του παρόντος, η κύρια μέθοδος για την απομάκρυνση της οργανικής ύλης στην επεξεργασία λυμάτων είναι ο βιολογικός καθαρισμός, ο οποίος έχει υψηλή απόδοση αφαίρεσης και χαμηλό κόστος επεξεργασίας. Ωστόσο, οι ρύποι που αφαιρούνται με μεθόδους βιολογικής επεξεργασίας είναι εύκολα βιοαποδομήσιμες (ή βιοαποδομήσιμες) ουσίες στο νερό και δεν έχουν σχεδόν καμία επίδραση στην απομάκρυνση των βιοαποδομήσιμων ουσιών. Ορισμένες οργανικές ουσίες είναι τοξικές για τους μικροοργανισμούς. Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι βιολογικές μέθοδοι δεν είναι κατάλληλες.
Η ηλεκτρόλυση είναι μια μέθοδος επεξεργασίας που χρησιμοποιεί την ηλεκτροχημική αντίδραση της διαδικασίας ηλεκτρόλυσης για την απομάκρυνση των επιβλαβών ακαθαρσιών σε διάφορα λύματα. Ονομάζεται επίσης μέθοδος ηλεκτροκαταλυτικής οξείδωσης ή ηλεκτροχημική μέθοδος. Επεξεργάζεται νερό, συμπεριλαμβανομένων των οικιακών λυμάτων και των λυμάτων εργοστασίων. Επειδή δεν προκαλεί δευτερογενή ρύπανση και γι' αυτό ονομάζεται τεχνολογία επεξεργασίας νερού φιλική προς το περιβάλλον, ή τεχνολογία επεξεργασίας πράσινων υδάτων.
Από επαγγελματική σκοπιά, η λεγόμενη ηλεκτροχημική τεχνολογία επεξεργασίας νερού χρησιμοποιεί ένα εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο για την επίτευξη της αναμενόμενης απομάκρυνσης των ρύπων στα λύματα μέσω μιας σειράς σχεδιασμένων χημικών αντιδράσεων, ηλεκτροχημικών διεργασιών ή φυσικών διεργασιών σε συγκεκριμένο ηλεκτροχημικό αντιδραστήρα. ή σκοπός της ανακύκλωσης χρήσιμων υλικών.
Ήδη από τις δεκαετίες του 1930 και του 1940, ξένοι μελετητές πρότειναν τη χρήση της ηλεκτρόλυσης για την επεξεργασία των λυμάτων. Εκείνη την εποχή, χρησιμοποιήθηκε κυρίως για την επεξεργασία ιόντων βαρέων μετάλλων στα λύματα. Ωστόσο, λόγω της υψηλής κατανάλωσης ενέργειας, της έλλειψης ηλεκτρικής ενέργειας και των περιορισμών της ηλεκτροχημικής θεωρίας, η ανάπτυξη αυτής της μεθόδου ήταν αργή. Στις δεκαετίες του 1960 και του 1970, η βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας αναπτύχθηκε ραγδαία. Η έρευνα για επικαλυμμένες ανόδους τιτανίου ήταν επιτυχής και βιομηχανοποιημένη. Η συνεχής εμβάθυνση της ηλεκτροχημικής θεωρητικής έρευνας επιβεβαίωσε ότι οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, οι αντιδράσεις προσθήκης ή οι αντιδράσεις αποσύνθεσης πολλών οργανικών ενώσεων μπορούν να διεξαχθούν σε ηλεκτρόδια, αυτό παρέχει μια θεωρητική βάση για την αποικοδόμηση οργανικών ρύπων μέσω ηλεκτροκαταλυτικής οξείδωσης, προωθώντας έτσι την εφαρμογή της τεχνολογίας ηλεκτρόλυσης στην επεξεργασία νερού.
Τα πλεονεκτήματα της τεχνολογίας ηλεκτροχημικής επεξεργασίας νερού είναι:
1. Η μεταφορά ηλεκτρονίων πραγματοποιείται μόνο μεταξύ του ηλεκτροδίου και των εξαρτημάτων των λυμάτων, χωρίς την ανάγκη προσθήκης πρόσθετων οξειδοαναγωγικών παραγόντων, αποφεύγοντας προβλήματα δευτερογενούς ρύπανσης που προκαλούνται από πρόσθετα πρόσθετα.
2.Οι συνθήκες αντίδρασης μπορούν να ρυθμιστούν ανά πάσα στιγμή αλλάζοντας το εφαρμοζόμενο ρεύμα και τάση και η δυνατότητα ελέγχου είναι ισχυρή.
3.Οι ελεύθερες ρίζες που μπορεί να δημιουργηθούν κατά τη διαδικασία αντιδρούν άμεσα με τους οργανικούς ρύπους στα λύματα αδιακρίτως, αποικοδομώντας τους σε διοξείδιο του άνθρακα, νερό και απλή οργανική ύλη, με καθόλου ή μικρή δευτερογενή ρύπανση.
4. Οι συνθήκες αντίδρασης είναι ήπιες και η ηλεκτροχημική διαδικασία μπορεί γενικά να πραγματοποιηθεί σε θερμοκρασία και πίεση δωματίου.
5.Ο εξοπλισμός του αντιδραστήρα και η λειτουργία του είναι γενικά σχετικά απλός και, εάν έχει σχεδιαστεί σωστά, δεν είναι ακριβός.
6. Εάν η κλίμακα της απόρριψης λυμάτων είναι μικρή, μπορεί να επιτευχθεί επιτόπια επεξεργασία.
7. Όταν τα λύματα περιέχουν ιόντα μετάλλων, η κάθοδος και η άνοδος μπορούν να λειτουργήσουν ταυτόχρονα (η κάθοδος μειώνει τα μεταλλικά ιόντα και η άνοδος οξειδώνει την οργανική ύλη) για να μεγιστοποιήσουν την αποτελεσματικότητα της επεξεργασίας ενώ ανακτώνται και επαναχρησιμοποιούνται πολύτιμα χημικά ή μέταλλα.
8. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ξεχωριστή θεραπεία ή σε συνδυασμό με άλλες θεραπείες. Για παράδειγμα, ως προεπεξεργασία, μπορεί να βελτιώσει τη βιοαποδομησιμότητα των λυμάτων.
9.Έχει τις λειτουργίες της επίπλευσης αέρα, της κροκίδωσης και της απολύμανσης.
10.Σαν διαδικασία καθαρισμού, ο εξοπλισμός του καταλαμβάνει μικρή έκταση και είναι ιδιαίτερα κατάλληλος για επεξεργασία λυμάτων σε πολυσύχναστες πόλεις.
Η μέθοδος ηλεκτροκαταλυτικής οξείδωσης έχει τα πλεονεκτήματα των ισχυρότερων δυνατοτήτων οξείδωσης και αναγωγής από τις συνηθισμένες χημικές αντιδράσεις, μικρότερη κατανάλωση χημικών παραγόντων, ισχυρή προσαρμοστικότητα, δυνατότητα ανακύκλωσης χρήσιμων ουσιών όπως μέταλλα και εύκολο έλεγχο αυτοματισμού. Ως εκ τούτου, είναι κατάλληλο για χρήση σε εφαρμογές που περιέχουν υδρογονάνθρακες, αλδεΰδες και αλκοόλες Χρησιμοποιείται σταδιακά στην επεξεργασία λυμάτων οργανικών ρύπων όπως αιθέρας, φαινόλη και βαφές.
Για οργανικό χλώριο, φώσφορο, θείο και άλλα συνθετικά φαρμακευτικά λύματα, λύματα χαρτοποιίας και εκτύπωσης που είναι δύσκολο να επεξεργαστούν με βιολογικές μεθόδους, μπορούν να ληφθούν ικανοποιητικά αποτελέσματα με ηλεκτροχημική επεξεργασία.
Αρχές ηλεκτροχημικής επεξεργασίας λυμάτων
Θεωρητικά, όλη η οργανική ύλη σε υδατικό διάλυμα μπορεί να οξειδωθεί ηλεκτρικά πριν από την αντίδραση έκλυσης οξυγόνου, αλλά λόγω κινητικών λόγων, η ταχύτητα είναι πολύ αργή και η άμεση οξείδωση σε CO2 είναι ακόμη πιο δύσκολη.
Η ευκολία της ηλεκτροχημικής οξείδωσης των οργανικών ουσιών μπορεί να αξιολογηθεί από τον λεγόμενο δείκτη ηλεκτροχημικής οξειδωσιμότητας (EOI). Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή, τόσο πιο εύκολα οξειδώνεται. Το EOI αντικατοπτρίζει επίσης τη μέση απόδοση ρεύματος που μπορεί να επιτευχθεί κατά την ηλεκτρόλυση. Ένας άλλος δείκτης αξιολόγησης είναι η ηλεκτροχημική κατανάλωση οξυγόνου (EOD), η οποία αναφέρεται στην ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται για την ηλεκτροχημική οξείδωση κάθε γραμμαρίου οργανικής ύλης που ισοδυναμεί με τον αριθμό των γραμμαρίων οξυγόνου που παράγεται κατά την ηλεκτρόλυση. Το EOD μπορεί να υπολογιστεί με τον ακόλουθο τύπο
EOD=Wo2/Worg=(It/4F) (EOI) (32/Worg)(10-1)
Στον τύπο, I,t - ρεύμα ηλεκτρόλυσης και χρόνος ηλεκτρόλυσης (αυτή τη στιγμή, η απόδοση του στιγμιαίου ρεύματος πέφτει στο μηδέν).
Worg - το βάρος της οργανικής ύλης που μετατρέπεται.
F--Σταθερά του Faraday.
Η ηλεκτροχημική επεξεργασία λυμάτων μπορεί να χωριστεί σε δύο κατηγορίες: την άμεση ηλεκτρόλυση και την έμμεση ηλεκτρόλυση.