Degradación de derivados del acido benzoico mediante la técnica fotofenton

MÉNANA HADDOU; DANIELA NICHELA; FLORENCE BENOIT-MARQUIE; MARIE-THÉRÈSE MAURETTE; ESTHER OLIVEROS; FERNANDO S. GARCÍA EINSCHLAG.

Cubatao

Encuentro; IX ELAFOT, Encuentro Latinoamericano de Fotoquímica y Fotobiología.; 2008

Se ha estudiado la degradación de los acidos 2,4-dihidroxibenzoico (24DHBA), 2-hidroxi, 5-nitrobenzoico (2H5NBA), 4-hidroxi 3-nitrobenzoico (4H3NBA), 2-hidroxi, 4-nitrobenzoico (2H4NBA), en solución acuosa mediante la técnica fotofenton. Como parte de los ensayos preliminares se caracterizaron mediante el empleo de medidas espectrofotométricas las propiedades acido/base de los sustratos analizados, la formación de complejos con Fe(III) y las propiedades ácido base de los complejos correspondientes a temperatura ambiente. Los experimentos en ausencia de Fe(III) fueron realizados empleando concentraciones de sustratos 6.5 e-4 M y en el rango de valores de pH comprendido entre 1.5 y 11.5. Los valores de pKa obtenidos para los diferentes sustratos fueron los siguientes: pK1 (24DHBA) = 2.6, pK2 (24DHBA) = 8.6, pK1 (2H5NBA) = 2.1, pK2 (2H5NBA) = 9.9, pK1 (4H3NBA) = 3.6, pK2 (4H3NBA) = 6.2, pK1 (2H4NBA) = 1.8, pK2 (2H4NBA) = 10.6. La formación de complejos con Fe(III) se estudió utilizando concentraciones de ácidos entre 0.2 y 4,0 mM. Excepto para el caso del sustrato 4H3NBA, se observó la formación de complejos con altas constantes de estabilidad con estequiometría 1:1. Asimismo los resultados muestran que, en el rango de concentraciones estudiado, los ácidos 2H5NBA y 2H4NBA forman también pequeñas cantidades de complejos con estequiometría 2:1. Finalmente las propiedades ácido base de los complejos férricos se estudiaron entre pH 2.0 y 4.0 empleando concentraciones de complejos 0.2mM. En todos los casos se observó una única especie ácido/base en el rango de valores de pH relevante para los procesos Fenton. Los experimentos fotoquímicos se realizaron en un reactor construido en pirex, con burbujeo de aire por la parte inferior, dotado de un circuito de termostatización y puertos para muestreo. Como fuente de radiación se empleó una lámpara de Hg de media presión (Philips HPK 125). Los ensayos se realizaron a pH 3.0. Las temperaturas de trabajo estuvieron comprendidas entre 20 y 30ºC. Las concentraciones de sustrato, Fe(III) y H2O2, se variaron de 0.25 - 2 mM, 0.1 - 1mM y 2 – 8 mM, respectivamente. Las cinéticas de degradación se estudiaron analizando la evolución temporal de los espectros UV/Vis, HPLC en fase reversa, TOC y la concentración de H2O2 mediante un método colorimétrico. Los perfiles cinéticos muestran en muchos casos un comportamiento complejo con una fase inicial lenta seguida de una fase más rápida en la que la velocidad de consumo de sustrato aumenta en forma considerable. Los perfiles de peróxido de hidrógeno indican que para relaciones de concentración empleadas el aditivo se agota poco después del consumo total del sustrato. En las condiciones estudiadas se observa que los tiempos requeridos para una disminución del 85% en los valores de TOC son aproximadamente el doble que los tiempos requeridos para el consumo total de H2O2. Este último resultado sugiere una importante contribución de reacciones fotoinducidas independientes de la reacción de Fenton en las etapas finales del proceso de degradación.