Electrochemical regeneration
सक्रिय कार्बन आधारित अधिशोषकों के विद्युत रासायनिक पुनर्जनन में कार्बन की अधिशोषक क्षमता को बहाल करने के लिए एक विद्युत रासायनिक कोशिका में विद्युत प्रवाह के उपयोग के साथ अधिशोषक की सतह पर अधिशोषित अणुओं को निकालना शामिल है। विद्युत रासायनिक पुनर्जनन आमतौर पर अपशिष्ट जल उपचार अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले तापीय पुनर्जनन के एक विकल्प का प्रतिनिधित्व करता है। आम अधिशोषकों में पाउडर सक्रिय कार्बन (पी. ए. सी.), दानेदार सक्रिय कार्बन (जी. ए. सी.) और सक्रिय कार्बन फाइबर शामिल हैं। अधिशोषक के पुनः उपयोग के लिए पुनर्जनन अपशिष्ट जल उपचार में, सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला अधिशोषक दानेदार सक्रिय कार्बन (जी. ए. सी.) है, जिसका उपयोग अक्सर तरल और गैस दोनों चरण के अस्थिर कार्बनिक यौगिकों और कार्बनिक प्रदूषकों के उपचार के लिए किया जाता है। सक्रिय कार्बन बेड जीवनकाल में प्रदूषकों की एकाग्रता, उनके संबंधित अवशोषण आइसोथर्म, इनलेट प्रवाह दर और आवश्यक निर्वहन सहमति के आधार पर भिन्न होते हैं। इन बिस्तरों का जीवनकाल घंटों और महीनों के बीच हो सकता है। सक्रिय कार्बन को अक्सर अपने उपयोगी जीवन के अंत में भूमि में भरा जाता है, लेकिन कभी-कभी इसे पुनः उत्पन्न करना संभव होता है जिससे इसकी अधिशोषक क्षमता को बहाल किया जा सके और इसका पुनः उपयोग किया जा सके। तापीय पुनर्जनन सबसे विपुल पुनर्जनन तकनीक है लेकिन उच्च ऊर्जा और वाणिज्यिक लागत और एक महत्वपूर्ण कार्बन पदचिह्न के मामले में इसकी कमियां हैं। इन कमियों ने विद्युत रासायनिक पुनर्जनन जैसी वैकल्पिक पुनर्जनन तकनीकों में अनुसंधान को प्रोत्साहित किया है। एक बार जब सक्रिय कार्बन बेड की अधिशोषण क्षमता प्रदूषक अणुओं के अधिशोषण से समाप्त हो जाती है, तो कार्बन को एक विद्युत रासायनिक कोशिका (एनोड या कैथोड में) में स्थानांतरित कर दिया जाता है जिसमें विद्युत रासायनिक पुनर्जनन हो सकता है। सिद्धांत ऐसे कई तंत्र हैं जिनके द्वारा विद्युत रासायनिक कोशिका के माध्यम से धारा प्रवाहित करने से प्रदूषकों के अवशोषण को बढ़ावा मिल सकता है। इलेक्ट्रोड पर उत्पन्न आयन विभाजित कोशिका में स्थानीय पीएच स्थितियों को बदल सकते हैं जो अधिशोषण संतुलन को प्रभावित करते हैं और कार्बन की सतह से फिनोल जैसे कार्बनिक प्रदूषकों के अवशोषण को बढ़ावा देते हैं। अन्य तंत्रों में उत्पन्न आयनों और अधिशोषित प्रदूषकों के बीच प्रतिक्रियाएं शामिल हैं जिनके परिणामस्वरूप सक्रिय कार्बन के लिए कम अधिशोषक आत्मीयता के साथ एक प्रजाति का गठन होता है जो बाद में अवशोषित हो जाता है, या कार्बन की सतह पर कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीडेटिव विनाश होता है। यह सहमति है कि मुख्य तंत्र अवशोषण प्रेरित पुनर्जनन पर आधारित हैं क्योंकि विद्युत रासायनिक प्रभाव छिद्रपूर्ण कार्बन की सतह तक ही सीमित होते हैं इसलिए थोक पुनर्जनन के लिए जिम्मेदार नहीं हो सकते हैं। विभिन्न पुनर्जनन विधियों के प्रदर्शन की तुलना पुनर्जनन दक्षता का उपयोग करके सीधे की जा सकती है। इसे इस प्रकार परिभाषित किया गया हैः कैथोडिक पुनर्जनन कैथोड कम करने वाला इलेक्ट्रोड है और OH-आयन उत्पन्न करता है जो स्थानीय pH स्थितियों को बढ़ाता है। पी. एच. में वृद्धि प्रदूषकों के विलयन में अवशोषण को बढ़ावा देने का प्रभाव डाल सकती है जहां वे एनोड में स्थानांतरित हो सकते हैं और ऑक्सीकरण से गुजर सकते हैं इसलिए विनाश हो सकता है। कैथोडिक पुनर्जनन पर अध्ययनों ने 10-100 mA के बीच लागू धाराओं के साथ 4 घंटे के पुनर्जनन समय के आधार पर 85 प्रतिशत के क्रम के फेनोल जैसे अवशोषित कार्बनिक प्रदूषकों के लिए पुनर्जनन क्षमता दिखाई है। हालांकि, कैथोड और एनोड के बीच द्रव्यमान स्थानांतरण सीमाओं के कारण, कैथोड में अक्सर अवशिष्ट प्रदूषक बचे रहते हैं जब तक कि बड़ी धाराओं या लंबे पुनर्जनन समय का उपयोग नहीं किया जाता है। एनोडिक पुनर्जनन एनोड ऑक्सीकरण इलेक्ट्रोड है और इसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान कम स्थानीयकृत पीएच होता है जो कुछ कार्बनिक प्रदूषकों के अवशोषण को भी बढ़ावा देता है। एनोडिक डिब्बे में सक्रिय कार्बन की पुनर्जनन क्षमता समान पुनर्जनन समय और धाराओं के लिए 5-20% के बीच कैथोडिक डिब्बे में प्राप्त करने योग्य क्षमता से कम है, हालांकि एनोड की मजबूत ऑक्सीकरण प्रकृति के कारण कोई अवशिष्ट कार्बनिक नहीं देखा गया है। बार-बार अधिशोषण-पुनर्जनन कार्बोनेसियस अधिशोषकों के थोक के लिए पुनर्जनन दक्षता बाद के चक्रों में छिद्र अवरोधों और लागू धारा द्वारा अधिशोषण स्थलों को नुकसान के परिणामस्वरूप कम हो जाती है। पुनर्जनन दक्षता में कमी आमतौर पर प्रति चक्र 2 प्रतिशत और होती है। वर्तमान अग्रणी उन्नत अनुसंधान विद्युत रासायनिक पुनर्जनन के माध्यम से अपनी अधिशोषक क्षमता के 100% को पुनः उत्पन्न करने में सक्षम अधिशोषक विकसित करने पर केंद्रित है। वाणिज्यिक प्रणालियाँ वर्तमान में व्यावसायिक रूप से उपलब्ध कार्बन आधारित अधिशोषण-विद्युत रासायनिक पुनर्जनन प्रणालियों की बहुत सीमित संख्या है। एक प्रणाली जो मौजूद है, एक निरंतर अवशोषण-पुनर्जनन प्रणाली में एनवाईएक्स नामक कार्बन अधिशोषक का उपयोग करती है जो कार्बनिक प्रदूषकों को अवशोषित करने और नष्ट करने के लिए विद्युत रासायनिक पुनर्जनन का उपयोग करती है। संदर्भ विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान विद्युत रसायन विज्ञान