Num sentido amplo, oxidação eletroquímica refere-se a todo o processo de eletroquímica, que envolve reações eletroquímicas diretas ou indiretas que ocorrem no eletrodo com base nos princípios das reações de oxidação-redução. Essas reações visam reduzir ou remover poluentes das águas residuais.
Definida de forma restrita, a oxidação eletroquímica refere-se especificamente ao processo anódico. Nesse processo, uma solução ou suspensão orgânica é introduzida em uma célula eletrolítica e, por meio da aplicação de corrente contínua, os elétrons são extraídos no ânodo, levando à oxidação dos compostos orgânicos. Alternativamente, os metais de baixa valência podem ser oxidados em íons metálicos de alta valência no ânodo, que então participam da oxidação de compostos orgânicos. Normalmente, certos grupos funcionais dentro de compostos orgânicos exibem atividade eletroquímica. Sob a influência de um campo elétrico, a estrutura desses grupos funcionais sofre alterações, alterando as propriedades químicas dos compostos orgânicos, reduzindo sua toxicidade e aumentando sua biodegradabilidade.
A oxidação eletroquímica pode ser categorizada em dois tipos: oxidação direta e oxidação indireta. A oxidação direta (eletrólise direta) envolve a remoção direta de poluentes das águas residuais, oxidando-os no eletrodo. Este processo inclui processos anódicos e catódicos. O processo anódico envolve a oxidação de poluentes na superfície do ânodo, convertendo-os em substâncias menos tóxicas ou mais biodegradáveis, reduzindo ou eliminando assim os poluentes. O processo catódico envolve a redução de poluentes na superfície do cátodo e é usado principalmente para a redução e remoção de hidrocarbonetos halogenados e a recuperação de metais pesados.
O processo catódico também pode ser referido como redução eletroquímica. Envolve a transferência de elétrons para reduzir íons de metais pesados, como Cr6+ e Hg2+, aos seus estados de oxidação mais baixos. Além disso, pode reduzir compostos orgânicos clorados, transformando-os em substâncias menos tóxicas ou não tóxicas, melhorando, em última análise, a sua biodegradabilidade:
R-Cl + H+ + e → RH + Cl-
A oxidação indireta (eletrólise indireta) envolve o uso de agentes oxidantes ou redutores gerados eletroquimicamente como reagentes ou catalisadores para converter poluentes em substâncias menos tóxicas. A eletrólise indireta pode ser ainda classificada em processos reversíveis e irreversíveis. Processos reversíveis (oxidação eletroquímica mediada) envolvem a regeneração e reciclagem de espécies redox durante o processo eletroquímico. Os processos irreversíveis, por outro lado, utilizam substâncias geradas a partir de reações eletroquímicas irreversíveis, como agentes oxidantes fortes como Cl2, cloratos, hipocloritos, H2O2 e O3, para oxidar compostos orgânicos. Processos irreversíveis também podem gerar intermediários altamente oxidativos, incluindo elétrons solvatados, radicais ·HO, radicais ·HO2 (radicais hidroperoxil) e radicais ·O2- (ânions superóxido), que podem ser usados para degradar e eliminar poluentes como cianeto, fenóis, DQO (Demanda Química de Oxigênio) e íons S2-, transformando-os em substâncias inofensivas.
No caso de oxidação anódica direta, baixas concentrações de reagentes podem limitar a reação eletroquímica de superfície devido a limitações de transferência de massa, enquanto esta limitação não existe para processos de oxidação indireta. Durante os processos de oxidação direta e indireta, podem ocorrer reações secundárias envolvendo a geração de gás H2 ou O2, mas essas reações colaterais podem ser controladas através da seleção de materiais de eletrodo e controle de potencial.
Descobriu-se que a oxidação eletroquímica é eficaz no tratamento de águas residuais com altas concentrações orgânicas, composições complexas, uma infinidade de substâncias refratárias e alta coloração. Ao utilizar ânodos com atividade eletroquímica, esta tecnologia pode gerar eficientemente radicais hidroxila altamente oxidativos. Este processo leva à decomposição de poluentes orgânicos persistentes em substâncias não tóxicas e biodegradáveis e à sua completa mineralização em compostos como dióxido de carbono ou carbonatos.
Horário da postagem: 07/09/2023
