Secara luas, oksidasi elektrokimia merujuk 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.
Secara sempit, oksidasi elektrokimia secara khusus merujuk 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 berpartisipasi dalam oksidasi senyawa organik. Biasanya, gugus fungsional tertentu dalam senyawa organik menunjukkan aktivitas elektrokimia. Di bawah pengaruh medan listrik, struktur gugus fungsional ini mengalami perubahan, mengubah sifat kimia senyawa organik, mengurangi toksisitasnya, dan meningkatkan biodegradabilitasnya.
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 di permukaan katoda dan terutama digunakan untuk reduksi dan penghilangan hidrokarbon terhalogenasi dan pemulihan logam berat.
Proses katodik juga dapat disebut sebagai reduksi elektrokimia. Proses ini melibatkan transfer elektron untuk mereduksi ion logam berat seperti Cr6+ dan Hg2+ menjadi tingkat oksidasi yang lebih rendah. Selain itu, proses ini dapat mereduksi senyawa organik terklorinasi, mengubahnya menjadi zat yang kurang beracun atau tidak beracun, dan 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 dapat diklasifikasikan lebih lanjut menjadi proses reversibel dan ireversibel. Proses reversibel (oksidasi elektrokimia yang dimediasi) melibatkan regenerasi dan daur ulang spesies redoks selama proses elektrokimia. Proses ireversibel, di sisi lain, menggunakan 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 ·HO, radikal ·HO2 (radikal hidroperoksil), dan radikal ·O2- (anion superoksida), yang dapat digunakan untuk mendegradasi dan menghilangkan polutan seperti sianida, fenol, COD (Kebutuhan Oksigen Kimia), 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 transfer massa, sedangkan keterbatasan ini tidak ada untuk proses oksidasi tidak langsung. Selama proses oksidasi langsung dan tidak langsung, reaksi samping yang melibatkan pembentukan gas H2 atau O2 dapat terjadi, tetapi reaksi samping ini dapat dikendalikan melalui pemilihan material elektroda dan kontrol potensial.
Oksidasi elektrokimia telah terbukti efektif untuk mengolah air limbah dengan konsentrasi organik tinggi, komposisi kompleks, banyak zat refraktori, dan warna yang pekat. Dengan memanfaatkan anoda yang memiliki aktivitas elektrokimia, teknologi ini dapat secara efisien menghasilkan radikal hidroksil yang sangat oksidatif. Proses ini mengarah pada dekomposisi polutan organik persisten menjadi zat yang tidak beracun dan mudah terurai secara hayati, serta mineralisasi lengkapnya menjadi senyawa seperti karbon dioksida atau karbonat.
Waktu posting: 07-09-2023
