Ossidazione fotoelettrochimica

I metodi di ossidazione fotochimica per la degradazione degli inquinanti includono processi che coinvolgono l'ossidazione fotochimica sia catalitica che non catalitica. I primi utilizzano spesso ossigeno e perossido di idrogeno come ossidanti e si affidano alla luce ultravioletta (UV) per avviare l'ossidazione e la decomposizione degli inquinanti. Quest'ultima, conosciuta come ossidazione fotocatalitica, può essere generalmente classificata come catalisi omogenea ed eterogenea.

Nella degradazione fotocatalitica eterogenea, una certa quantità di materiale semiconduttore fotosensibile viene immessa nel sistema inquinato, combinata con una certa quantità di radiazione luminosa. Ciò si traduce nell'eccitazione delle coppie "elettrone-lacuna" sulla superficie del semiconduttore fotosensibile sotto esposizione alla luce. L'ossigeno disciolto, le molecole d'acqua e altre sostanze adsorbite sul semiconduttore interagiscono con queste coppie "elettrone-lacuna", immagazzinando l'energia in eccesso. Ciò consente alle particelle semiconduttrici di superare le barriere di reazione termodinamica e di agire come catalizzatori in varie reazioni catalitiche, generando radicali altamente ossidativi come •HO. Questi radicali facilitano quindi la degradazione degli inquinanti attraverso processi come l'addizione di idrossili, la sostituzione e il trasferimento di elettroni.

I metodi di ossidazione fotochimica comprendono l'ossidazione fotosensibilizzata, l'ossidazione fotoeccitata e l'ossidazione fotocatalitica. L'ossidazione fotochimica combina l'ossidazione chimica e la radiazione per migliorare la velocità e la capacità ossidativa delle reazioni di ossidazione rispetto all'ossidazione chimica individuale o al trattamento con radiazioni. La luce ultravioletta è comunemente usata come sorgente di radiazione nell'ossidazione fotocatalitica.

Inoltre, è necessario introdurre nell'acqua una quantità predeterminata di ossidanti come il perossido di idrogeno, l'ozono o alcuni catalizzatori. Questo metodo è molto efficace per la rimozione di piccole molecole organiche, come i coloranti, che sono difficili da degradare e possiedono tossicità. Le reazioni di ossidazione fotochimica generano numerosi radicali altamente reattivi nell'acqua, che distruggono facilmente la struttura dei composti organici.