Nun sentido amplo, a oxidación electroquímica refírese a todo o proceso da electroquímica, que implica reaccións electroquímicas directas ou indirectas que ocorren no eléctrodo baseadas nos principios das reaccións de oxidación-redución. Estas reaccións teñen como obxectivo reducir ou eliminar contaminantes das augas residuais.
En termos estritos, a oxidación electroquímica refírese especificamente ao proceso anódico. Neste proceso, introdúcese unha solución ou suspensión orgánica nunha cela electrolítica e, mediante a aplicación de corrente continua, extráense electróns no ánodo, o que leva á oxidación dos compostos orgánicos. Alternativamente, os metais de baixa valencia poden oxidarse a ións metálicos de alta valencia no ánodo, que logo participan na oxidación dos compostos orgánicos. Normalmente, certos grupos funcionais dentro dos compostos orgánicos presentan actividade electroquímica. Baixo a influencia dun campo eléctrico, a estrutura destes grupos funcionais sofre cambios, alterando as propiedades químicas dos compostos orgánicos, reducindo a súa toxicidade e mellorando a súa biodegradabilidade.
A oxidación electroquímica pódese clasificar en dous tipos: oxidación directa e oxidación indirecta. A oxidación directa (electrólise directa) implica a eliminación directa de contaminantes das augas residuais oxidándoas no eléctrodo. Este proceso inclúe procesos anódicos e catódicos. O proceso anódico implica a oxidación de contaminantes na superficie do ánodo, converténdoos en substancias menos tóxicas ou substancias que son máis biodegradables, reducindo ou eliminando así os contaminantes. O proceso catódico implica a redución de contaminantes na superficie do cátodo e utilízase principalmente para a redución e eliminación de hidrocarburos haloxenados e a recuperación de metais pesados.
O proceso catódico tamén se pode denominar redución electroquímica. Implica a transferencia de electróns para reducir ións de metais pesados como Cr6+ e Hg2+ aos seus estados de oxidación inferiores. Ademais, pode reducir os compostos orgánicos clorados, transformándoos en substancias menos tóxicas ou non tóxicas, o que en última instancia mellora a súa biodegradabilidade:
R-Cl + H+ + e → RH + Cl-
A oxidación indirecta (electrólise indirecta) implica o uso de axentes oxidantes ou redutores xerados electroquimicamente como reactivos ou catalizadores para converter contaminantes en substancias menos tóxicas. A electrólise indirecta pódese clasificar ademais en procesos reversibles e irreversibles. Os procesos reversibles (oxidación electroquímica mediada) implican a rexeneración e reciclaxe de especies redox durante o proceso electroquímico. Os procesos irreversibles, por outra banda, utilizan substancias xeradas a partir de reaccións electroquímicas irreversibles, como axentes oxidantes fortes como Cl2, cloratos, hipocloritos, H2O2 e O3, para oxidar compostos orgánicos. Os procesos irreversibles tamén poden xerar intermediarios altamente oxidativos, incluíndo electróns solvatados, radicais ·HO, radicais ·HO2 (radicais hidroperoxilo) e radicais ·O2- (anións superóxido), que se poden usar para degradar e eliminar contaminantes como cianuro, fenois, COD (demanda química de osíxeno) e ións S2-, transformándoos finalmente en substancias inofensivas.
No caso da oxidación anódica directa, as baixas concentracións de reactivos poden limitar a reacción electroquímica superficial debido ás limitacións de transferencia de masa, mentres que esta limitación non existe para os procesos de oxidación indirecta. Tanto durante os procesos de oxidación directa como indirecta, poden producirse reaccións secundarias que impliquen a xeración de gas H2 ou O2, pero estas reaccións secundarias pódense controlar mediante a selección dos materiais dos eléctrodos e o control do potencial.
Descubriuse que a oxidación electroquímica é eficaz para o tratamento de augas residuais con altas concentracións orgánicas, composicións complexas, multitude de substancias refractarias e alta coloración. Ao utilizar ánodos con actividade electroquímica, esta tecnoloxía pode xerar eficientemente radicais hidroxilo altamente oxidativos. Este proceso leva á descomposición de contaminantes orgánicos persistentes en substancias biodegradables non tóxicas e á súa mineralización completa en compostos como o dióxido de carbono ou os carbonatos.
Data de publicación: 07-09-2023
