Degradación de ácido cítrico por tecnologías avanzadas de oxidación

N. QUICI, M. E. MORGADA, R. GETTAR, A. LAMPONI, C. LOPEZ, M. I. LITTER

Termas de Río Hondo, Santiago del Estero, Argentina

Congreso; XIV Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2005

AAIFQ

Las Tecnologías Avanzadas de Oxidación (TAOs) se basan en procesos fisicoquímicos que involucran la generación y uso de especies transitorias de alto poder oxidante, principalmente el radical hidroxilo, y poseen alta efectividad para la oxidación de materia orgánica. La Fotocatálisis Heterogénea con semiconductores (FH) y la reacción de Foto-Fenton (FF) son TAOs muy efectivas para el tratamiento de compuestos orgánicos. Trabajos previos de nuestro grupo han demostrado que la combinación  FH-FF puede ser un método útil para el tratamiento de ácidos oligocarboxílicos como el EDTA, oxálico, cítrico y  NTA, capaces de formar complejos fotoquímicamente activos con hierro(III).  En particular, en este trabajo, se describirán los experimentos de degradación de ácido cítrico, un compuesto modelo en degradaciones oxidativas y componente de sistemas acuosos naturales e industriales. La fotoquímica en fase acuosa del ácido  cítrico y de sus complejos con hierro ha sido extensamente estudiada. Se realizaron experimentos de fotodegradación de ácido cítrico 0,5% en  presencia de TiO2 (1 g/L), Fe3+ y H2O2 en distintas relaciones molares con respecto al ácido cítrico. Los experimentos se realizaron en un sistema de recirculación continua consistente en un reactor anular, una bomba peristáltica y un reservorio cilíndrico termostatizado (298 K). Como fuente de irradiación, se utilizó una lámpara UV tubular de luz negra (máxima transmisión a 366 nm), y se burbujeó aire constantemente. En todos los casos el pH se ajustó y mantuvo regulado a 3,7 durante todo el transcurso de la reacción. Se desarrolló una técnica de HPLC para la detección y cuantificación del ácido cítrico en las muestras extraidas periódicamente del fotorreactor. En las condiciones cromatográficas de trabajo se pudo observar la evolución de varios intermediarios con el tiempo, habiéndose detectado y cuantificado hasta ahora ácido 3-oxoglutárico, indicado en la bibliografía como producto de la fotólisis de ácido citrico bajo irradiación UV en presencia de Fe(III); también se reporta la formación de ácido acético y acetona, pero estos compuestos no han sido detectados aún en nuestro sistema. El análisis de los perfiles de degradación del ácido cítrico en función del tiempo indica que la adición de hierro al sistema mejora la fotooxidación a medida que aumenta la relación molar Fe:cítrico. Sin embargo, cuando se incrementa esta relación por encima de la equimolar, la degradación disminuye, posiblemente por un efecto de filtro interno ejercido por el exceso de hierro. La velocidad de la reacción fotocatalítica también se incrementa por adición de H2O2, mientras que los mejores resultados se obtuvieron con la combinación de ambos reactivos.