Trong bể điện phân, sodium chlorine (NaCl) phân li thành chlorine (Cl-) tắch điện âm và sodium (Na+) tắch điện dương, ngoài ra dung dịch cũng giải phóng electron và phân ly ion H+ và OH-. Ion (Cl-) và ion hydroxyl (OH-) di chuyển về cực dương (anode), kết hợp tạo thành acid hypochlorous (HOCl). Ngoài ra, tại anode còn hình thành các ion hypoclorite (ClO-) đồng thời hydrochloric acid (HCl), khắ oxygen (O2), khắ chlorine (Cl2) cũng được tạo ra. Các ion tắch điện dương như H+ và Na+ di chuyển sang cực âm (cathode) nhận các điện tử và trở thành khắ hydrogen (H2) và tạo sodium hydroxide (NaOH) (Al-Haq, Sugiyama, và Isobe, 2005; Venkitanarayanan, Ezeike, Hung, và Doyle, 1999). Các thành phần tạo ra ở 2 điện cực được hiển thị trong bảng 1.
Dung dịch từ anode có pH: 2 Ố 3 được gọi là nước điện phân có tắnh axit (AEW), có thế oxy hóa khử (ORP) > 1.100 mV, (ACC) từ 10 đến 90 ppm , nước có tắnh oxy hóa cao. Tại cực dương cathode, nước điện phân có độ pH từ 10 đến 13 và ORP từ -800 đến -900 mV có tắnh kiềm được gọi là nước điện phân bazơ (BEW). Nước điện phân trung tắnh (NEW), có pH 6 đến 9 và ORP 300- 750 mV thường sử dụng khoang ngăn đơn không màng ngăn (Hricova, 2008).
Tóm lại, quá trình biến tắnh tinh bột bằng kỹ thuật điện phân là biến tắnh tinh bột với các chất oxi hóa của chlo (như chủ yếu là sodium hypochorite). Do đó, cơ chế quá trình biến tắnh bằng kỹ thuật điện phân tương tự với sodium hypochlorite (NaClO).
10
Bảng 1.1. Các phản ứng xảy ra ở anode (+) và cathode (-) trong quá trình điện phân dung dịch NaCl
Cực dương ( Anode) Cực âm (cathode)
1. Tạo ra các gốc tự do, oxi và H2O2
H2O = H+ +OH- + e- (1.2) OH + OH = H2O2 (1.3) H2O = O + 2H+ + 2e- (1.4) 1. Tạo ra khắ hydrogen 2H2O + 2e- = H2 + 2OH- (1.5) 2H2O = H2 + 2OH- (1.6) 2. Tạo ra khắ oxygen 2H2O = O2 + 4H+ +4e- (1.7) 4OH- = O2 + H2O + 4e- (1.8) H2O2 = O2 + H2O + 4e- (1.9) 2Cl - + H2O = 4H+ + 4Cl - + O2 (1.10)
2. Tạo hydrogen và sodium hydrate 2Na++2H2O+2e-=H2+2NaOH(1.11) 2Na + 2H2O = H2 + 2NaOH (1.12) Na+ + OH- = NaOH (1.13)
3. Tạo ra khắ oxygen và chlorine
2Cl- + O3 + 2H+ = O2 + Cl2 + H2 (1.14) 2Cl- + 2O3 = 3O2 + Cl2 + 2e- (1.15)
3. Tạo ion hydroxide và tách sodium Na+ + e- = Na (1.16) 2OH + 2e-= 2OH- (1.17) O2 + 2H2O + 4e- = 4OH (1.18) 4. Tạo ra khắ clo và clo hòa tan
2Cl- = Cl2 + 2e- (1.19) 2HOCl + 2H+ + 2e- = Cl2 + 2H2O (1.20) 5. Tạo acid hypochlorous và hypochloric acid Cl2(aq) + H2O =HCl + HOCl (1.21) Cl- + H2O = HOCl + H+ + 2e- (1.22) 2Cl- + H2O = HOCl + HCl + 2e- (1.23) 2Cl- + H2O2 = 2HOCl + 2e- (1.24) ClO- + H2O = HOCl + OH- (1.25) 6. Tạo các ion hypochlorite,..
Cl2 + 2OH- = ClO- + Cl- + H2O (1.26) Cl2(aq) + H2O = ClO- + Cl- + 2H+ (1.27) HOCl = ClO- + H+ (1.28) 2HOCl ClO- = ClO3- + 2Cl- + 2H+ (1.29)
11