Complejación de Fe(III) o Cu(II) con Alizarina en procesos Fenton

BRUNO F. CARAM; MARIANA R. CONSTANTE; SOFIA SOMMA; FERNANDO S. GARCÍA EINSCHLAG

CABA

Congreso; Argentina y Ambiente 2015. "Enfoques Interdisciplinarios para la Sustentabilidad del Ambiente". II Congreso Internacional de Ciencia y Tecnología Ambiental; 2015

SACyTA

Introducción: En el presente trabajo se compararon las eficiencias de Fe(III) y de Cu(II) para catalizar la oxidación del colorante antraquinónico Alizarina Roja S (AR) en presencia de H2O2. Inicialmente se analizó la complejación entre AR y los catalizadores Cu(II) o Fe(III), tanto en ausencia como en presencia de H2O2. Posteriormente se estudió la influencia de la complejación en las cinéticas de decoloración del sustrato.Metodología: De acuerdo con estudios previos se seleccionaron diferentes condiciones de trabajo para cada catalizador: en presencia de Fe(III) los ensayos se hicieron a pH=3.0 y 20 ºC, mientras que en presencia de Cu(II) se trabajó a pH=6.0 y 65ºC. En el dominio experimental estudiado la AR presenta dos formas ácido-base con un pKa=5.75. Las formas protonada y deprotonada exhiben bandas con máximos en el espectro UV-Vis ubicados a 422 nm y 517 nm, respectivamente. Por otro lado, en presencia de Fe(III) o Cu(II) se observaron importantes cambios espectrales. Para caracterizar la formación de complejos entre Cu(II) o Fe(III) y el sustrato se realizaron ensayos con concentraciones variables tanto de colorante como de catalizador. Dada la complejidad de los espectros UV-Vis obtenidos, se emplearon métodos de resolución multivariada para la determinación de los factores espectrales más importantes.Resultados: En presencia de Fe(III) a pH=3.0 se evidenció la formación de un complejo Fe(III)-AR con una constante condicional de formación del orden de 105 y máximos de absorción ubicados a 451 y 565 nm. Por otro lado, dado que los sistemas catalizados por Cu(II) presentan actividad en un intervalo de pH más amplio, la formación de complejos entre AR y Cu(II) se estudió en el rango de pHs comprendido entre 4.0 y 8.0. En este sistema se observó la formación de un complejo Cu(II)-AR con un máximo de absorción a 502 nm, un coeficiente de extinción molar de 7384cm-1M-1 y una constante condicional de formación a pH=4.0 del orden de 103.Los ensayos cinéticos mostraron que tanto para el Cu(II) como para el Fe(III), las velocidades iniciales de decoloración aumentan con las concentraciones de catalizador, disminuyen con el aumento de la carga inicial de sustrato y presentan una dependencia compleja con la concentración de H2O2. Sin embargo, para bajas concentraciones de catalizador, se observó una clara diferencia entre ambos sistemas ya que, a diferencia del comportamiento generalmente observado con otros colorantes, el Cu(II) mostró mayores velocidades de decoloración que el Fe(III).Conclusiones: Para las condiciones estudiadas, el Cu(II) resultó más eficiente que el Fe(III) a bajas concentraciones de catalizador. Dado que generalmente se acepta que los radicales hidroxilo (HO*) son la especie reactiva dominante para ambos sistemas, la diferencia de eficiencias podría estar relacionada con las propiedades particulares de los complejos formados por el colorante con cada catalizador. En este contexto, los resultados sugieren que la formación del complejo Fe(III)-AR conlleva a una importante pérdida de actividad catalítica del Fe(III), mientras que la formación del complejo Cu(II)-AR no produce una disminución considerable de la actividad catalítica del Cu(II).