Evaluación catalítica de zeolita NH4Y impregnada con ácido tungstosilísico en la fotodegradación de naranja de metilo

C. LEAL MARCHENA, S. GOMEZ, L. PIERELLA, L. PIZZIO

Congreso; VII Congreso Argentino de Ingeniería Química; 2013

En los últimos años la fotocatálisis heterogénea ha recibido una creciente atención como una alternativa viable para el tratamiento de efluentes. La misma se basa en el uso de semiconductores para la destrucción de los contaminantes mediante el empleo de radiación UV-Visible. Los heteropolicompuestos con estructura Keggin (HPA) son ampliamente utilizados como catalizadores ácidos y en reacciones de oxidación. Muchos de éstos poseen características similares a los semiconductores comúnmente empleados como fotocatalizadores. Análogamente a los semiconductores, mediante el empleo de radiación UV-vis pueden generarse estados electrónicos excitados, tomar electrones del sustrato a degradar, reoxidarse por un aceptor electrónico y volver al estado inicial, para poder ser fotoexitado nuevamente. El presente trabajo presentan los resultados de caracterización y evaluación fotocatalítica en la degradación de naranja de metilo (MO), colorante de tipo azóico los cuales suelen estar presentes en efluentes industriales, utilizando como catalizador zeolita NH4Y impregnada con diferentes cantidades de HPA, puntualmente el ácido tungstosilísico (TSA). Los catalizadores se prepararon por el método de impregnación húmeda, y fueron caracterizados por diversas técnicas fisicoquímicas: Difracción de rayos X (XRD), Espectroscopia de Infrarrojo (FTIR), Reflectancia Difusa (DRS), Área superficial (BET). La reacción se realizó en un sistema termostatizado, con burbujeo de aire y agitación constante, utilizando como fuente luminosa una lámpara de mercurio de alta presión de 125W. El estudio de la fotodecoloración del MO se realizó utilizando un espectrofotómetro JASCO 2700 de doble haz. La actividad de los catalizadores preparados se comparó con la matriz zeolítica sin impregnar y la sal (NH4) 4[SiW12O40]. De los resultados de difracción de DRX resulta evidente la aparición de un conjunto de picos adicionales, que son diferentes de los presentados por el TSA. Estos picos son similares a los de la sal (NH4)4[SiW12O40]. En los espectros de FTIR, se detectaron bandas a 1020, 982, 926, 882, 778, y 541 cm-1, que son las mismas que las reportadas para el ácido tungstosilísico. La superficie específica de los materiales disminuye respecto a la presentada por la zeolita NH4Y, con el incremento del contenido de TSA. Esta disminución progresiva del área específica podría deberse a la obstrucción de los poros de la zeolita NH4Y por parte de los aniones [SiW12O40]4-. La adición y el incremento del contenido de TSA conducen a la aparición de nuevas bandas en el espectro de DRS a 257 y 356nm, asignadas a la presencia de TSA y la sal de amonio. Con el aumento de contenido de TSA en las muestras, se observa en el espectro de DRS un desplazamiento hacia el rojo del umbral de absorción. De la evaluación catalítica, surge que el grado de decoloración de la solución de MO aumenta con el aumento de la cantidad de TSA incorporado. La mayor actividad catalítica para la muestra con contenido más elevado de TSA, también puede ser debido al menor valor de band-gap presentado por esta, lo que aumentaría la capacidad de absorción de la radiación de longitud de onda más alta. La actividad catalítica de la sal (NH4)4[SiW12O40] se evaluó en las mismas condiciones experimentales a los fines de poder comparar los resultados con los de los materiales sintetizados. En este ensayo, la cantidad de sal se fijó de modo tal de obtener una cantidad equivalente a concentración de TSA contenida en la muestra NH4YTSA30. A pesar que la concentración de MO disminuyó, la actividad catalítica es menor que la obtenida utilizando NH4YTSA30. A partir de estos resultados podemos sugerir que los materiales soportados presentan una mejor actividad y rendimiento catalítico que la sal (NH4)4[SiW12O40] sin soportar.