Oxidação fotoeletroquímica

Os métodos de oxidação fotoquímica para a degradação de poluentes incluem processos que envolvem oxidação fotoquímica catalítica e não catalítica. A primeira frequentemente utiliza oxigênio e peróxido de hidrogênio como oxidantes e depende da luz ultravioleta (UV) para iniciar a oxidação e a decomposição dos poluentes. A segunda, conhecida como oxidação fotocatalítica, pode geralmente ser categorizada como catálise homogênea e heterogênea.

Na degradação fotocatalítica heterogênea, uma certa quantidade de material semicondutor fotossensível é introduzida no sistema poluído, combinada com uma certa quantidade de radiação luminosa. Isso resulta na excitação de pares "elétron-buraco" na superfície do semicondutor fotossensível sob exposição à luz. Oxigênio dissolvido, moléculas de água e outras substâncias adsorvidas no semicondutor interagem com esses pares "elétron-buraco", armazenando o excesso de energia. Isso permite que as partículas semicondutoras superem as barreiras termodinâmicas das reações e atuem como catalisadores em diversas reações catalíticas, gerando radicais altamente oxidativos, como •HO. Esses radicais facilitam a degradação de poluentes por meio de processos como adição de hidroxila, substituição e transferência de elétrons.

Os métodos de oxidação fotoquímica abrangem oxidação fotossensibilizada, oxidação fotoexcitada e oxidação fotocatalítica. A oxidação fotoquímica combina oxidação química e radiação para aumentar a taxa e a capacidade oxidativa das reações de oxidação em comparação com a oxidação química isolada ou o tratamento com radiação. A luz ultravioleta é comumente usada como fonte de radiação na oxidação fotocatalítica.

Além disso, uma quantidade predeterminada de oxidantes, como peróxido de hidrogênio, ozônio ou certos catalisadores, deve ser introduzida na água. Este método é altamente eficaz para a remoção de pequenas moléculas orgânicas, como corantes, que são difíceis de degradar e apresentam toxicidade. As reações de oxidação fotoquímica geram numerosos radicais altamente reativos na água, que facilmente rompem a estrutura dos compostos orgânicos.