Fotoelektrokeemiline oksüdatsioon

Saasteainete lagundamiseks kasutatavad fotokeemilised oksüdatsioonimeetodid hõlmavad protsesse, mis hõlmavad nii katalüütilist kui ka mittekatalüütilist fotokeemilist oksüdatsiooni. Esimesed kasutavad oksüdeerijatena sageli hapnikku ja vesinikperoksiidi ning tuginevad saasteainete oksüdeerimise ja lagunemise algatamiseks ultraviolettkiirgusele (UV-valgusele). Viimast, mida tuntakse fotokatalüütilise oksüdatsioonina, võib üldiselt liigitada homogeenseks ja heterogeenseks katalüüsiks.

Heterogeense fotokatalüütilise lagundamise käigus viiakse saastunud süsteemi teatud kogus valgustundlikku pooljuhtmaterjali koos teatud hulga valguskiirgusega. Selle tulemusel ergastuvad valgustundlikul pooljuhi pinnal valguse käes olevad "elektron-auk" paarid. Pooljuhile adsorbeerunud lahustunud hapnik, veemolekulid ja muud ained interakteeruvad nende "elektron-auk" paaridega, salvestades liigset energiat. See võimaldab pooljuhtosakestel ületada termodünaamilisi reaktsioonibarjääre ja toimida katalüsaatoritena erinevates katalüütilistes reaktsioonides, tekitades väga oksüdatiivseid radikaale, näiteks •HO. Need radikaalid hõlbustavad seejärel saasteainete lagunemist selliste protsesside kaudu nagu hüdroksüülrühmade lisamine, asendamine ja elektronide ülekanne.

Fotokeemilise oksüdeerimise meetodid hõlmavad fotosensibiliseeritud oksüdeerimist, fotoergastatud oksüdeerimist ja fotokatalüütilist oksüdeerimist. Fotokeemiline oksüdeerimine ühendab keemilise oksüdeerimise ja kiirguse, et suurendada oksüdatsioonireaktsioonide kiirust ja oksüdatiivset võimet võrreldes individuaalse keemilise oksüdeerimise või kiirgusega. Fotokatalüütilise oksüdeerimise kiirgusallikana kasutatakse tavaliselt ultraviolettvalgust.

Lisaks tuleb vette lisada ettemääratud kogus oksüdeerijaid, näiteks vesinikperoksiidi, osooni või teatud katalüsaatoreid. See meetod on väga efektiivne väikeste orgaaniliste molekulide, näiteks värvainete, eemaldamisel, mida on raske lagundata ja mis on mürgised. Fotokeemilised oksüdatsioonireaktsioonid tekitavad vees arvukalt väga reaktiivseid radikaale, mis kergesti lõhuvad orgaaniliste ühendite struktuuri.