Nun sentido amplo, a oxidación electroquímica refírese a todo o proceso de electroquímica, que implica reaccións electroquímicas directas ou indirectas que ocorren no electrodo baseándose nos principios das reaccións de oxidación-redución. Estas reaccións teñen como obxectivo reducir ou eliminar os contaminantes das augas residuais.
Definida estreitamente, a oxidación electroquímica refírese especificamente ao proceso anódico. Neste proceso, introdúcese nunha célula electrolítica unha solución ou suspensión orgánica e, mediante a aplicación de corrente continua, extraen os electróns do ánodo, o que leva á oxidación dos compostos orgánicos. Alternativamente, os metais de baixa valencia pódense oxidar a ións metálicos de alta valencia no ánodo, que logo participan na oxidación de compostos orgánicos. Normalmente, certos grupos funcionais dentro de 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 oxidándoos no electrodo. Este proceso inclúe procesos anódicos e catódicos. O proceso anódico consiste na oxidación dos contaminantes na superficie do ánodo, converténdoos en substancias menos tóxicas ou substancias máis biodegradables, reducindo ou eliminando 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 os ións de metais pesados como Cr6+ e Hg2+ aos seus estados de oxidación máis baixos. Ademais, pode reducir os compostos orgánicos clorados, transformándoos en substancias menos tóxicas ou non tóxicas, mellorando finalmente a súa biodegradabilidade:
R-Cl + H+ + e → RH + Cl-
A oxidación indirecta (electrólise indirecta) implica o uso de axentes oxidantes ou reductores xerados electroquímicamente como reactivos ou catalizadores para converter os 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 intermedios altamente oxidativos, incluíndo electróns solvatados, radicais ·HO, radicais ·HO2 (radicais hidroperoxilo) e radicais ·O2- (anións superóxido), que poden usarse para degradar e eliminar contaminantes como cianuro, fenois, DQO (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. Durante os procesos de oxidación tanto directos como indirectos, poden producirse reaccións secundarias que implican a xeración de gas H2 ou O2, pero estas reaccións secundarias pódense controlar mediante a selección de materiais de electrodos e o control do potencial.
A oxidación electroquímica resultou eficaz para tratar 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 de forma eficiente radicais hidroxilo altamente oxidativos. Este proceso leva á descomposición de contaminantes orgánicos persistentes en substancias non tóxicas e biodegradables e á súa completa mineralización en compostos como dióxido de carbono ou carbonatos.
Hora de publicación: 07-09-2023
