Ossidazione fotoelettrochimica

I metodi di ossidazione fotochimica per la degradazione degli inquinanti includono processi che coinvolgono sia l'ossidazione fotochimica catalitica che quella non catalitica. I primi utilizzano spesso ossigeno e perossido di idrogeno come ossidanti e sfruttano la luce ultravioletta (UV) per avviare l'ossidazione e la decomposizione degli inquinanti. I secondi, noti come ossidazione fotocatalitica, possono essere generalmente classificati come catalisi omogenea ed eterogenea.

Nella degradazione fotocatalitica eterogenea, una certa quantità di materiale semiconduttore fotosensibile viene introdotta nel sistema inquinato, combinata con una certa quantità di radiazione luminosa. Ciò provoca l'eccitazione di coppie "elettrone-lacuna" sulla superficie del semiconduttore fotosensibile sotto l'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 del semiconduttore di superare le barriere di reazione termodinamiche e di agire come catalizzatori in varie reazioni catalitiche, generando radicali altamente ossidanti come •HO. Questi radicali facilitano quindi la degradazione degli inquinanti attraverso processi come l'addizione di ossidrili, la sostituzione e il trasferimento elettronico.

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

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