Dalam arti luas, oksidasi elektrokimia mengacu pada keseluruhan proses elektrokimia, yang melibatkan reaksi elektrokimia langsung atau tidak langsung yang terjadi pada elektroda berdasarkan prinsip reaksi oksidasi-reduksi. Reaksi-reaksi ini bertujuan untuk mengurangi atau menghilangkan polutan dari air limbah.
Didefinisikan secara sempit, oksidasi elektrokimia secara khusus mengacu pada proses anodik. Dalam proses ini, larutan atau suspensi organik dimasukkan ke dalam sel elektrolitik, dan melalui penerapan arus searah, elektron diekstraksi di anoda, yang menyebabkan oksidasi senyawa organik. Alternatifnya, logam bervalensi rendah dapat dioksidasi menjadi ion logam bervalensi tinggi di anoda, yang kemudian ikut serta dalam oksidasi senyawa organik. Biasanya, gugus fungsi tertentu dalam senyawa organik menunjukkan aktivitas elektrokimia. Di bawah pengaruh medan listrik, struktur gugus fungsi ini mengalami perubahan, mengubah sifat kimia senyawa organik, mengurangi toksisitasnya, dan meningkatkan kemampuan biodegradasinya.
Oksidasi elektrokimia dapat dikategorikan menjadi dua jenis: oksidasi langsung dan oksidasi tidak langsung. Oksidasi langsung (elektrolisis langsung) melibatkan penghilangan langsung polutan dari air limbah dengan mengoksidasinya di elektroda. Proses ini mencakup proses anodik dan katodik. Proses anodik melibatkan oksidasi polutan di permukaan anoda, mengubahnya menjadi zat yang kurang beracun atau zat yang lebih mudah terurai secara hayati, sehingga mengurangi atau menghilangkan polutan. Proses katodik melibatkan reduksi polutan pada permukaan katoda dan terutama digunakan untuk reduksi dan penghilangan hidrokarbon terhalogenasi serta perolehan logam berat.
Proses katodik juga dapat disebut sebagai reduksi elektrokimia. Ini melibatkan transfer elektron untuk mereduksi ion logam berat seperti Cr6+ dan Hg2+ ke tingkat oksidasi yang lebih rendah. Selain itu, ia dapat mengurangi senyawa organik terklorinasi, mengubahnya menjadi zat yang kurang beracun atau tidak beracun, yang pada akhirnya meningkatkan kemampuan biodegradasinya:
R-Cl + H+ + e → RH + Cl-
Oksidasi tidak langsung (elektrolisis tidak langsung) melibatkan penggunaan zat pengoksidasi atau pereduksi yang dihasilkan secara elektrokimia sebagai reaktan atau katalis untuk mengubah polutan menjadi zat yang kurang beracun. Elektrolisis tidak langsung selanjutnya dapat diklasifikasikan menjadi proses reversibel dan ireversibel. Proses reversibel (oksidasi elektrokimia yang dimediasi) melibatkan regenerasi dan daur ulang spesies redoks selama proses elektrokimia. Sebaliknya, proses ireversibel memanfaatkan zat yang dihasilkan dari reaksi elektrokimia ireversibel, seperti zat pengoksidasi kuat seperti Cl2, klorat, hipoklorit, H2O2, dan O3, untuk mengoksidasi senyawa organik. Proses ireversibel juga dapat menghasilkan zat antara yang sangat oksidatif, termasuk elektron terlarut, ·radikal H2O, ·radikal HO2 (radikal hidroperoksil), dan ·radikal O2- (anion superoksida), yang dapat digunakan untuk mendegradasi dan menghilangkan polutan seperti sianida, fenol, COD (Chemical Oxygen Demand), dan ion S2-, yang pada akhirnya mengubahnya menjadi zat yang tidak berbahaya.
Dalam kasus oksidasi anodik langsung, konsentrasi reaktan yang rendah dapat membatasi reaksi permukaan elektrokimia karena keterbatasan perpindahan massa, sedangkan batasan ini tidak berlaku untuk proses oksidasi tidak langsung. Selama proses oksidasi langsung dan tidak langsung, reaksi samping yang melibatkan pembentukan gas H2 atau O2 dapat terjadi, namun reaksi samping ini dapat dikontrol melalui pemilihan bahan elektroda dan pengendalian potensial.
Oksidasi elektrokimia terbukti efektif untuk mengolah air limbah dengan konsentrasi organik tinggi, komposisi kompleks, banyak zat tahan api, dan warna tinggi. Dengan memanfaatkan anoda dengan aktivitas elektrokimia, teknologi ini secara efisien dapat menghasilkan radikal hidroksil yang sangat oksidatif. Proses ini mengarah pada penguraian polutan organik yang persisten menjadi zat tidak beracun dan dapat terbiodegradasi serta mineralisasi lengkapnya menjadi senyawa seperti karbon dioksida atau karbonat.
Waktu posting: 07-Sep-2023
