Giombattista Traina
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Elettro-Fenton

Il processo Fenton è utilizzato per il trattamento di una varietà di reflui industriali, contenenti le più svariate tipologie di composti tossici (fenolo, formaldeide, pesticidi, additivi plastici). Il processo può essere applicato alle acque di scarico, al percolato di discarica, a fanghi e terreni inquinati con i seguenti effetti:

  • Rottura delle molecole organiche inquinanti;
  • Riduzione della tossicità;
  • Miglioramento della biodegradabilità;
  • Riduzione del BOD/COD;
  • Rimozione degli odori e del colore

In Generale, La reazione di Fenton si basa sulla interazione, in ambiente acquoso, tra acqua ossigenata e ioni di ferro ferroso. In queste condizioni, condotte ad un pH acido (3-4), si ottiene la formazione di radicali ossidrilici dotati di un elevatissimo potere ossidante. Questi radicali reagiscono con la maggior parte delle molecole organiche, sia aromatiche che alifatiche, inserendosi e portando alla rottura dei legami C-C e quindi, per una serie di meccanismi a catena, alla degradazione delle sostanze stesse. Le reazioni utili alla formazione di radicali ossidanti sono descritte di seguito (1); mentre le equazioni 2 descrivono un consumo improduttivo di reagenti per reazioni secondarie:

reazioni

Il radicale ossidrilico è una delle specie chimiche ossidanti più energiche, secondo solo al fluoro elementare, con un potenziale re-dox di 2.06. Il controllo del pH è molto importante, in quanto a valori troppo alti si avrebbe la transizione del ferro da Fe(OH)2 ad una forma ferrica colloidale. Quest'ultima decompone l'H2O2 in O2 e H2O, senza la formazione di radicali ossidrilici, reazione dovuta anche temperature maggiori di 40-60°C . Il pH ha un effetto notevole sulla velocità di reazione, che da indagini di cinetica chimica è del primo ordine e per tale motivo è massima nell'intorno di pH = 4, come illustrato in fig.1.
Fig. 1. Effetto del pH sulla cinetica di reazione

Il processo Elettro-Fenton (EF), deriva dunque dalle fondamenta del classico Fenton, ma con la produzione di catalizzatori o reagenti da reazioni elettrochimiche indotte dal campo elettrico. Tra le principali varianti EF, vale la pena ricordare:

  • EF - con produzione di Perossido, tramite gorgogliamento di aria arricchita in ossigeno su catodi speciali (Carbonio o Pt/ti), in soluzioni acide o acidificate e arricchite di ioni ferrosi;
  • EF - con produzione di Fe2+ da anodi sacrificali in Ferro, ed aggiunta di perossido. 
La seconda tipologia di processo, sfrutta anche la reazione di elettrolisi dell’acqua per produrre le condizioni acide necessarie alla produzione di radicali ossidrile. In questo modo, la zona di reazione e ossidazione dei contaminanti è concentrata sull’elettrodo positivo. Le esperienze dell’Istituto Giordano SpA hanno riguardato proprio questa tipologia di processo, applicato a fanghi da lavaggio terreni (Soil Washing) per decontaminarli da idrocarburi.