Treba reći da svugdje u svijetu gdje žive ljudi i gdje postoje proizvodna poduzeća postoje problemi pročišćavanja kućne kanalizacije i industrijskih otpadnih voda.
Trenutno je glavna metoda za uklanjanje organske tvari u pročišćavanju otpadnih voda biološka obrada, koja ima visoku učinkovitost uklanjanja i niske troškove pročišćavanja. Međutim, zagađivači uklonjeni biološkim metodama obrade su lako biorazgradive (ili biorazgradive) tvari u vodi i nemaju gotovo nikakvog učinka na uklanjanje biorazgradivih tvari. Neke organske tvari su otrovne za mikroorganizme. U tim slučajevima biološke metode nisu prikladne.
Elektroliza je metoda obrade koja koristi elektrokemijsku reakciju procesa elektrolize za uklanjanje štetnih nečistoća u raznim otpadnim vodama. Također se naziva metoda elektrokatalitičke oksidacije ili elektrokemijska metoda. Pročišćava vodu, uključujući kućnu kanalizaciju i tvorničku otpadnu vodu. Budući da ne uzrokuje sekundarno onečišćenje i stoga se naziva ekološki prihvatljiva tehnologija za pročišćavanje vode ili zelena tehnologija za pročišćavanje vode.
Iz stručne perspektive, takozvana tehnologija elektrokemijske obrade vode koristi vanjsko električno polje kako bi se postiglo očekivano uklanjanje onečišćujućih tvari u otpadnoj vodi nizom osmišljenih kemijskih reakcija, elektrokemijskih procesa ili fizikalnih procesa u specifičnom elektrokemijskom reaktoru. ili u svrhu recikliranja korisnih materijala.
Već 1930-ih i 1940-ih strani znanstvenici predložili su korištenje elektrolize za pročišćavanje otpadnih voda. U to se vrijeme uglavnom koristio za obradu iona teških metala u otpadnim vodama. Međutim, zbog velike potrošnje energije, nedostatka električne energije i ograničenja elektrokemijske teorije, razvoj ove metode bio je spor. Šezdesetih i sedamdesetih godina prošlog stoljeća elektroprivreda se ubrzano razvija. Istraživanje obloženih titanskih anoda bilo je uspješno i industrijalizirano. Kontinuirano produbljivanje elektrokemijskih teorijskih istraživanja potvrdilo je da se redoks reakcije, reakcije adicije ili reakcije razgradnje mnogih organskih spojeva mogu provoditi na elektrodama, što daje teorijsku osnovu za razgradnju organskih zagađivača putem elektrokatalitičke oksidacije, promičući tako primjenu tehnologije elektrolize u obradi vode.
Prednosti tehnologije elektrokemijske obrade vode su:
1. Prijenos elektrona provodi se samo između elektrode i komponenata otpadne vode, bez potrebe za dodavanjem dodatnih redoks sredstava, čime se izbjegavaju sekundarni problemi onečišćenja uzrokovani dodatnim aditivima.
2. Uvjeti reakcije mogu se prilagoditi u bilo kojem trenutku promjenom primijenjene struje i napona, a mogućnost upravljanja je velika.
3. Slobodni radikali koji se mogu generirati tijekom procesa izravno reagiraju s organskim zagađivačima u otpadnoj vodi bez razlike, razlažući ih u ugljični dioksid, vodu i jednostavnu organsku tvar, bez sekundarnog onečišćenja ili s malim.
4. Uvjeti reakcije su blagi, a elektrokemijski proces općenito se može izvesti na sobnoj temperaturi i tlaku.
5. Reaktorska oprema i njezin rad općenito su relativno jednostavni i, ako su pravilno projektirani, nisu skupi.
6. Ako je opseg ispuštanja otpadnih voda mali, može se postići pročišćavanje na licu mjesta.
7. Kada otpadna voda sadrži metalne ione, katoda i anoda mogu raditi u isto vrijeme (katoda reducira metalne ione, a anoda oksidira organsku tvar) kako bi se maksimizirala učinkovitost obrade dok se oporavljaju i ponovno koriste vrijedne kemikalije ili metali.
8. Može se koristiti kao zaseban tretman ili u kombinaciji s drugim tretmanima. Na primjer, kao predtretman, može poboljšati biorazgradivost otpadnih voda.
9. Ima funkcije flotacije zraka, flokulacije i dezinfekcije.
10. Kao proces čišćenja, njegova oprema zauzima malo područje i posebno je pogodna za pročišćavanje otpadnih voda u prepunim gradovima.
Metoda elektrokatalitičke oksidacije ima prednosti jače oksidacijske i redukcijske sposobnosti od običnih kemijskih reakcija, manje potrošnje kemijskih sredstava, snažne prilagodljivosti, mogućnosti recikliranja korisnih tvari kao što su metali i jednostavnog upravljanja automatizacijom. Stoga je prikladan za primjenu u aplikacijama koje sadrže ugljikovodike, aldehide i alkohole. Postupno se koristi u obradi otpadnih voda od organskih zagađivača kao što su eter, fenol i boje.
Za organski klor, fosfor, sumpor i druge sintetičke farmaceutske otpadne vode, otpadne vode od proizvodnje papira i tiska koje je teško tretirati biološkim metodama, zadovoljavajući rezultati mogu se dobiti elektrokemijskom obradom.
Principi elektrokemijske obrade otpadnih voda
Teoretski, sva organska tvar u vodenoj otopini može se električki oksidirati prije reakcije oslobađanja kisika, ali zbog kinetičkih razloga, brzina je vrlo spora, a izravna oksidacija u CO2 je još teža.
Lakoća elektrokemijske oksidacije organskih tvari može se ocijeniti takozvanim indeksom elektrokemijske oksidabilnosti (EOI). Što je veća vrijednost, lakše se oksidira. EOI također odražava prosječnu učinkovitost struje koja se može postići tijekom elektrolize. Još jedan indeks procjene je elektrokemijska potrošnja kisika (EOD), koja se odnosi na količinu električne energije potrebne za elektrokemijsku oksidaciju svakog grama organske tvari koja je ekvivalentna broju grama kisika proizvedenog tijekom elektrolize. EOD se može izračunati sljedećom formulom
EOD=Wo2/Worg=(It/4F) (EOI) (32/Worg)(10-1)
U formuli, I,t - struja elektrolize i vrijeme elektrolize (u ovom trenutku trenutna učinkovitost struje pada na nulu);
Worg - težina pretvorene organske tvari;
F--Faradayeva konstanta.
Elektrokemijska obrada otpadnih voda može se podijeliti u dvije kategorije: izravna elektroliza i neizravna elektroliza.