Efecto del pH en la degradación de derivados del acido salicílico en sistemas tipo-Fenton y foto-Fenton

BRUNO F. CARAM; FERNANDO SEBASTIÁN GARCÍA EINSCHLAG

Ciudad Autónoma de Buenos Aires

Congreso; 5° Congreso de Ciencias Ambientales - COPIME 2015; 2015

COPIME

Introducción: Los sistemas tipo-Fenton se basan en la descomposición térmica del peróxido de hidrógeno catalizada por sales de Fe(III). La generación de radicales HO?, responsables de la oxidación de la materia orgánica, está mediada por la reacción entre el Fe(II) y el H2O2. En dichos sistemas el pH del medio juega un rol muy importante debido a que por encima de pH ~ 3.2 la solubilidad de las especies de Fe(III) decrece notablemente resultando en la pérdida de actividad catalítica. Una estrategia para evitar lo antedicho consiste en emplear un sustrato que sea capaz de complejar al Fe(III) a pHs cercanos a la neutralidad, para lo cual es necesario un estudio detallado de las propiedades de los complejos formados ya que la actividad catalítica de un sistema Fenton modificado estará influenciada por la estabilidad de los complejos en el medio de reaccion. Asimismo, en los métodos que emplean la radiación UV o visible para activar la descomposición del peróxido de hidrógeno, el comportamiento fotoquímico de los complejos puede tener un efecto notable sobre las velocidades de reacción. En el presente trabajo se estudió en una primera etapa la complejación entre el Fe(III) y diferentes derivados del ácido salicílico, y posteriormente se analizó la influencia del pH en las cinéticas de degradación de dichos sustratos tanto en ausencia como en presencia de radiación UV-vis.Objetivos: Los objetivos del presente trabajo han sido: i- obtener la estequiómetria y funciones de distribución de los complejos formados, ii- la comparación de las cinéticas de degradación de los sustratos a diferentes valores de pH tanto en sistemas tipo-Fenton como en sistemas foto-Fenton.Materiales y métodos: Los ensayos cinéticos se realizaron en reactores de 250 mL con agitación continua, en el rango de pH comprendido entre 3.0 y 7.0, a 20 ºC de temperatura y empleando las siguientes concentraciones iniciales: [Fe(III)]=0.15mM, [Sustrato]=1mM y [H2O2]=5mM. La formación de complejos entre Fe(III) y los sustratos se analizó por espectrofotometría UV-vis y se utilizó el programa CheaqsPro para simular los equilibrios acido base y de complejación.Resultados y discusión: El análisis de los resultados de los experimentos de complejación permitió establecer tanto la estequiometria y las funciones de distribución de los complejos en todo el rango de pH, como las constantes condicionales de complejación. Asimismo se obtuvieron las posiciones de los máximos de absorción y los coeficientes de extinción de las bandas asociadas a los complejos. Por ejemplo para el sustrato ácido 2-hidroxi-5-nitro benzoico (2H5N-BA) se obtuvieron las siguientes constantes condicionales de complejacion con Fe(III): Log k1 = 12.40, Log k2 = 9.73, Log k3 = 6.89, observándose una banda de transferencia de carga con un máximo ubicado en 475nm. Los ensayos cinéticos en ausencia de irradiación evidenciaron que a medida que aumenta el pH la velocidad de degradación disminuye, observándose perfiles cinéticos autocatalíticos con tiempos medios de 150 minutos a pH=3, mientras que no se observó degradación a pH=7 al cabo de 5 horas. Los experimentos fotoquimicos mostraron que la radiación aumenta sensiblemente las cinéticas de descomposición.