Mogelijke elementaire stappen bij de reductie van een metaalion

(1) ladingsoverdracht

(2) massaoverdracht

(3) chemische reactie

(4) elektrokristallisatie

(5) adsorptie

MeLx is een metaalcomplex; Men+ een metaalion; L is een complexant; de indices b en 0 betekenen respectievelijk de bulk van de oplossing en de oplossing vlak tegen de elektrode.

De kinetiek van een elektrodereactie is steeds complex omdat de globale reactie uit een opeenvolging van een aantal elementaire stappen opgebouwd is. Nemen we het voorbeeld van de elektrolytische verwijdering van metaalionen uit een afvalwater. De mogelijke elementaire stappen van de kathodische reactie, nl. de reductie van het metaalion, zijn schematisch voorgesteld in de figuur.

Het metaalion is vaak aanwezig in het afvalwater onder vorm van een metaalcomplex. In dat geval wordt de elektronenoverdrachtsstap, ook ladingsoverdracht genoemd, meestal voorafgegaan door een chemische decomplexatie van het metaalcomplex. Na reductie moet het metaal afgezet worden op de elektrode in de zogenaamde elektrokristallisatiestap. Om de metaalionen te verwijderen uit het volledige volume van het afvalwater, moeten de metaalionen vanuit de bulk naar de omgeving van de elektrode getransporteerd worden in de massaoverdrachtsstap. De reductie van metaalionen kan gehinderd worden door de adsorptie van andere ionen, bv de complexerende ionen op de elektrode.

De snelheid van het geheel, de globale reactie, is bepaald door de traagste stap. Om die te kennen moet dus enerzijds het mechanisme van de reactie -m.a.w. welke elementaire stappen treden er op? - en anderzijds de snelheid van de bepalende stappen gekend zijn.

Bron:Handboek procestechnieken en -engineering,  2000.