CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.3.1. Cơ chế của quá trình oxy hóa anot
Phương pháp oxy hóa anot là quá trình AOP trong đó gốc OH● được sinh ra trực tiếp trên anot nhờ dòng điện một chiều. Cơ chế đề xuất cho phản ứng này liên quan đến sự phóng thích các phân tử nước ở bề mặt oxit kim loại:
MOx + H2O → MOx(●OH) + H+ + e− (1.9) R + MOx(•OH) → CO2 + MOx + H+ + e− (1.10) Tùy thuộc đặc tính của vật liệu anode, quá trình tiến hoá oxy tiến triển theo hai con đường khác nhau: quá trình oxy hóa các gốc hydroxyl hấp phụ yếu (1.11) hoặc bằng sự hình thành oxit cao hơn theo sau sự phát triển oxy (1.12, 1.13).
24 MOx(●OH) → MOx + 1 2O2 + H+ + e− (1.11) MOx(●OH) → MOx+1 + H+ + e− (1.12) MOx+1 → 1 2O2 + MOx (1.13)
- Vật liệu điện cực: hiệu quả và tính chọn lọc của quá trình oxy hóa
anốt phụ thuộc nhiều vào bản chất của vật liệu làm anot. Các anot hoạt động, chẳng hạn như Pt, RuO2, IrO2 và graphit, đã được sử dụng làm cực dương trong những năm gần đây do hoạt động điện xúc tác tuyệt vời và độ ổn định hóa học cao. Tuy nhiên, chúng chỉ cho phép oxy hóa một phần các chất ô nhiễm hữu cơ do có quá thế oxy hóa khử thấp. Các cực dương không hoạt động, chẳng hạn như PbO2, SnO2 và kim cương pha tạp Bo (BDD), là các cực dương lý tưởng để xử lý nước thải vì chúng góp phần vào quá trình oxy hóa hoàn toàn các chất ô nhiễm hữu cơ thành CO2.
Cũng giống như SnO2 hay BDD, vật liệu Ti/PbO2 có quá thế oxy hóa khử lớn (>1,23V), do đó là điện cực trơ thích hợp làm anot trong quá trình oxy hóa anot. Ngoài ra vật liệu này còn có ưu điểm: độ dẫn điện lớn, thời gian sử dụng lâu, giá thành rẻ (so với điện cực BBD). Mặc dù có những ưu điểm này, điều đáng chú ý là hiệu suất hiện tại của điện cực Ti/PbO2 trong quá trình ôxy hóa anốt là không cao, có thể do quá thế oxy hóa khử thấp hơn BDD. Hơn nữa, có nhiều rủi ro về việc rửa trôi Pb, do đó hạn chế trong các ứng dụng xử lý nước do chì có độc tính cao và tích tụ sinh học.