Mengapakah air suapan osmosis songsang masih mempamerkan sifat pengoksidaan selepas penambahan agen penurunan?
Bila Osmosis Songsang Walaupun air suapan kekal oksidatif walaupun selepas penambahan agen pengurangan, sebab yang biasa berlaku ialah berlakunya proses pengoksidaan pemangkin yang kompleks di dalam air yang melangkaui peneutralan mudah klorin sisa.
Natrium metabisulfit (SMBS), agen penurunan yang biasa kita gunakan, mampu menyingkirkan klorin bebas dengan cepat melalui tindak balas berikut: HSO₃⁻ + HOCl → HSO₄⁻ + Cl⁻ + H⁺.
Secara teorinya, sebaik sahaja baki klorin telah dikurangkan sepenuhnya, potensi pengoksidaan air sepatutnya lenyap. Walau bagaimanapun, pada ketika ini, oksigen terlarut di dalam air muncul sebagai sumber agen pengoksidaan baharu. Dalam keadaan biasa, oksigen terlarut mempunyai kuasa pengoksidaan yang lemah; namun, dengan kehadiran ion logam peralihan—seperti besi dan kuprum—ion-ion ini memangkinkan tindak balas rantai radikal bebas antara ion bisulfit (komponen aktif SMBS) dan oksigen terlarut. Proses ini menghasilkan spesies yang sangat oksidatif, termasuk radikal sulfat dan radikal hidroksil.
Potensi redoks radikal ini jauh lebih tinggi daripada klorin sisa; akibatnya, walaupun lebihan SMBS kekal dalam sistem, badan air terus mempamerkan sifat pengoksidaan yang berbeza yang mampu menyerang membran poliamida secara langsung.
Ion Fe²⁺/³⁺ dan Cu⁺/²⁺ boleh mengurangkan tenaga pengaktifan yang diperlukan untuk pengoksidaan automatik sulfit bagi menghasilkan spesies oksigen reaktif dengan ketara. Bertindak sebagai pengantara pemindahan elektron, ion-ion ini memangkinkan rantai tindak balas yang serupa dengan tindak balas Fenton atau seperti Fenton:
Cu⁺ + O₂ → Cu²⁺ + O₂•⁻ (Anion Superoksida)
Langkah ini seterusnya mencetuskan tindak balas rantai pengoksidaan sulfit, di mana penjanaan radikal bebas yang besar menyebabkan potensi pengoksidaan badan air kekal tinggi secara berterusan. Ini merupakan sebab utama mengapa—walaupun selepas penambahan SMBS—air mungkin masih menunjukkan sifat pengoksidaan, dan mengapa kehadiran ion besi dan kuprum berfungsi untuk meningkatkan kecenderungan ini.
Fenomena ini amat ketara dalam Penyahgaraman Air Laut sistem, sebahagian besarnya disebabkan oleh interaksi sinergi antara ion NaCl, NaHCO₃ dan kuprum:
Kepekatan ion klorida yang tinggi (daripada NaCl) membentuk kompleks kloro yang stabil dengan kuprum (contohnya, CuCl₂⁻, CuCl₃²⁻). Kompleksasi ini bukan sahaja meningkatkan keterlarutan dan kestabilan ion kuprum dengan ketara tetapi juga mengubah potensi redoksnya, sekali gus meningkatkan aktiviti pemangkinannya dengan ketara. Dalam kitaran redoks Cu(I)/Cu(II), spesies kuprum yang dikomplekskan dengan kloro ini mampu mengaktifkan oksigen terlarut dengan kecekapan yang lebih tinggi, yang membawa kepada penjanaan radikal bebas yang berterusan. Kehadiran bikarbonat (NaHCO₃) mempunyai fungsi dwi: di satu pihak, ia menyediakan kapasiti penimbal, mengekalkan pH dalam julat yang kondusif untuk tindak balas rantai radikal bebas; di pihak lain, ion HCO₃⁻ boleh membentuk kompleks karbonat dengan kuprum dan juga boleh menjalani pengoksidaan oleh radikal bebas untuk menghasilkan radikal karbonat (CO₃•⁻). Yang terakhir bertindak sebagai oksidan terpilih dan mengambil bahagian dalam tindak balas sekunder yang memanjangkan jangka hayat spesies oksidatif.
Interaksi sinergistik ketiga-tiga komponen ini mewujudkan kitaran pengoksidaan pemangkin yang mampan kendiri: tahap klorida latar belakang yang tinggi yang terdapat dalam air laut memastikan pembubaran yang stabil dan aktiviti pemangkin ion kuprum yang tinggi, manakala bikarbonat menyediakan sokongan koordinasi dan kealkalian. Akibatnya—walaupun klorin sisa dalam influen telah disingkirkan sepenuhnya oleh SMBS—sistem sulfit/oksigen terlarut yang dimangkin kuprum terus menghasilkan radikal bebas oksidatif secara berterusan, sekali gus mengekalkan air dalam keadaan oksidatif yang berterusan.
Dalam senario yang teruk sedemikian, pengukuran klorin sisa konvensional sama sekali tidak mampu mencerminkan potensi oksidatif sebenar, kerana spesies yang menyerang permukaan membran adalah radikal bebas klorin dan bukannya asid hipoklorus. Sebaliknya, Potensi Pengoksidaan-Pengurangan (ORP) memberikan tindak balas yang komprehensif terhadap keseimbangan dinamik semua spesies oksidatif dan reduktif yang ada.
Apabila peningkatan ORP yang tidak normal diperhatikan—walaupun bacaan klorin baki kekal pada sifar—ia menandakan bahawa spesies oksigen reaktif yang mampu merosakkan membran telah terkumpul di dalam air. Dalam keadaan ini, langkah intervensi segera—seperti rawatan pengurangan yang dipergiatkan, penyingkiran ion logam atau pengoptimuman dos SMBS—mesti dilaksanakan.