PRODUZIONE E DECADIMENTO DI CLORO ATTIVO ELETTROGENERATO SU ANODO DI DIAMANTE DROGATO AL BORO

La produzione elettrochimica di cloro attivo, una miscela di ossidanti costituita da cloro, acido ipocloroso e ipoclorito, ha trovato largo impiego sia nella disinfezione sia nel trattamento di diversi effluenti industriali. L’elettrogenerazione del cloro attivo si verifica in soluzioni contenenti cloruri per ossidazione diretta a cloro e successiva idrolisi a formare acido ipocloroso e ipoclorito. La concentrazione di queste specie è fortemente influenzata dal pH e in misura assai più limitata dalla temperatura. In alcuni trattamenti elettrochimici la formazione del cloro attivo può rappresentare un processo indesiderato. La sua formazione infatti comporta inevitabilmente un abbassamento del rendimento energetico dei processi anodici, creando nel contempo il rischio di possibile interferenze con altre specie ossidanti e la produzione di sottoprodotti per i quali è obbligatoria la rimozione nello stadio finale. Alla luce di queste osservazioni e considerando che la presenza di cloruri nelle acque naturali e reflue è estremamente diffusa, si rende dunque necessario uno studio delle diverse problematiche legate alla formazione del cloro attivo durante un trattamento elettrochimico con particolare riguardo ai processi di generazione e alle possibili reazioni con altre specie presenti in soluzione. Nel corso della sperimentazione, al fine di valutare l’influenza delle condizioni operative sulla formazione del cloro attivo, sono stati presi in considerazione numerosi parametri. In particolare è stato valutato l’effetto della densità di corrente, del pH, della temperatura e dei materiali anodici. Sono state eseguite inoltre prove in presenza ed in assenza di terbutanolo, con lo scopo di chiarire i meccanismi di formazione del cloro attivo e in particolare il coinvolgimento dei radicali ossidrili quando si utilizza un anodo di diamante drogato al boro. Alcune prove preliminari condotte in parallelo non hanno evidenziato, almeno alle condizioni operative adottate, significative differenze in termini di produzione e di decadimento tra test condotti alla luce e al buio. Tralasciando l’utilizzo di anodi DSA, appositamente studiati per consentire elevate produzioni di cloro attivo e ampiamente trattati in letteratura, i materiali anodici impiegati nella sperimentazione sono stati il BDD, il platino e la grafite. Le prove sono state condotte al fine di studiare l’interferenza del cloro attivo in trattamenti in cui lo scopo principale è l’ossidazione diretta del substrato o lo sviluppo di reazioni catodiche. Sono stati quindi studiate le possibili interazioni, a diversi pH, tra il cloro attivo e il carbonato, comunemente presente in concentrazioni apprezzabili nelle acque reflue e in quelle naturali. E’stato valutato l’effetto di un substrato competitivo riducente (fosfito) e la possibile interferenza tra il cloro attivo e il perossido di idrogeno, un’altra specie ossidante elettrogenerata al catodo per riduzione dell’ossigeno molecolare su elettrodi di carboniosi. Per la determinazione del cloro attivo è stato adottato il metodo basato sull’impiego della N,N-dietil-p-fenilendiammina (DPD) con formazione di un composto colorato in rosso, la cui assorbanza viene misurata alla lunghezza d’onda di 510 nm. Per una caratterizzazione quali-quantitativa dei prodotti di reazione sono state eseguite cromatografie ioniche sia in modalità isocratica sia in gradiente tramite generatore di eluente.