Ánodo de BDD, PbO2, SnO2, RuO2 e IrO2 dopado con Sb para la oxidación electroquímica de contaminantes orgánicos

Los procesos de oxidación electroquímica se han utilizado para el tratamiento de diversas aguas residuales, ya que producen radicales hidroxilo altamente activos (-OH) que son prometedores en la eliminación de aniones, metales tóxicos, productos farmacéuticos, cromo, arsénico, contaminantes orgánicos y aguas residuales biorrefractarias.

Se han investigado varios materiales de electrodos como BDD, PbO2, Pt, Ti/IrO2, carbono vítreo, SnO2-Sb y grafito para la oxidación electroquímica de contaminantes orgánicos. Algunos ánodos favorecen la oxidación selectiva o la conversión de los compuestos orgánicos en varios metabolitos, mientras que otros pueden lograr la degradación completa de los compuestos orgánicos a CO2 y H2O.

El electrodo de diamante dopado con boro (BDD) tiene una gran ventana de electroactividad con un alto sobrepotencial para la evolución del O2. Permite la gran producción de radicales hidroxilo por descarga de agua en la superficie del BDD. Se ha descubierto que el electrodo BDD es un material electrocatalítico prometedor con una mineralización mejorada de compuestos orgánicos refractarios. El principal impedimento para la aplicación a gran escala de electrodos BDD es el alto costo del sustrato sobre el que se deposita la película (Nb, W, Ta) y su poca resistencia mecánica en el caso del sustrato de Si.

El dióxido de plomo (PbO2), con su alto sobrepotencial de oxígeno, es uno de los ánodos DSA más utilizados para la eliminación de la contaminación orgánica. Sin embargo, la aplicación de PbO2 puede provocar una contaminación secundaria del agua debido a la corrosión electroquímica.

Se ha demostrado que el ánodo de SnO2 dopado con Sb tiene un OEP relativamente alto y es superior para la oxidación de compuestos orgánicos. Es rentable en comparación con otros ánodos MMO, lo que lo hace más atractivo para el proceso de oxidación electroquímica. Los contaminantes como el fenol y los compuestos fenólicos pueden oxidarse fácilmente en el ánodo de SnO2-Sb, favoreciendo la oxidación completa de los contaminantes a CO2 y H2O. Sin embargo, la corta vida útil del electrodo de SnO2-Sb se debe a la débil adhesión entre el sustrato de Ti y el SnO2.

Se sabe que el RuO2 y el IrO2 son electrocatalizadores activos para la evolución del cloro, siendo el RuO2 más activo que el IrO2. IrO 2 es uno de los ánodos dimensionalmente estables más baratos y muestra un bajo sobrepotencial de evolución de cloro y oxígeno. La adición de NaCl como electrolito de soporte mejora la eficiencia de eliminación, lo que indica que el tratamiento electroquímico con Ti/IrO2 y Ti/RuO 2 implica oxidación directa e indirecta. Se observó una mejora en la eficiencia de eliminación de DQO debido a la oxidación mediada por los oxidantes generados electroquímicamente en presencia de iones de cloruro utilizando el ánodo Ti/RuO 2 en el tratamiento de aguas residuales. El proceso de degradación implicó la formación de intermedios seguidos de una mayor oxidación a CO 2 y agua.