Degradación de un colorante orgánico en agua empleando dióxido de titanio y radiación UV-visible

SATUF, M. L.; BOSCO, M. V.; BRANDI, R. J.; ALFANO, O. M.

Salta, Argentina

Congreso; XVI Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2009

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica, Universidad Nacional de Salta

Los colorantes azoicos liberados en los efluentes textiles representan un grave peligro para el medio ambiente debido a su toxicidad, potencial naturaleza carcinogénica y resistencia a la degradación microbiológica. Los procesos avanzados de oxidación (PAOs) han sido propuestos como alternativa para el tratamiento de este tipo de contaminantes. Dentro de los PAOs, la fotocatálisis heterogénea con dióxido de titanio (TiO2) como catalizador se ha empleado eficazmente para degradar colorantes azoicos. El mecanismo de degradación depende del tipo de radiación utilizada. Bajo radiación UV, se produce una separación de cargas en el TiO2. Alternativamente, si se emplea radiación visible, ocurre una inyección de electrones desde la molécula del colorante hacia la partícula del catalizador. Las cargas presentes en el TiO2, originadas por sendos mecanismos, pueden participar de reacciones de oxidación-reducción con especies adsorbidas sobre la partícula, como O2, OH– y H2O. Se generan así especies reactivas de oxígeno, especialmente radicales ·OH, los cuales pueden atacar las moléculas de contaminante y conducir a su degradación. El proceso que ocurre bajo radiación visible, denominado fotosensibilización, reviste importancia debido a que permite emplear la radiación visible emitida por el sol, y evitar los costos asociados a la generación de radiación UV artificial. Este trabajo presenta el estudio de la degradación del colorante azoico Naranja Ácido 7 (AO7) empleando TiO2 (Degussa P25) en suspensión y radiación UV-visible. Los experimentos fueron realizados en un reactor batch escala laboratorio con recirculación. La radiación fue suministrada por lámparas que emiten en la región UV y visible del espectro (CLEO HPA 400 W, Philips). Mediante el uso de filtros, se realizaron experiencias empleando sólo radiación UV (fotocatálisis) y sólo radiación visible (fotosensibilización). La concentración del colorante a lo largo del tratamiento fue determinada por espectroscopia visible y HPLC. Asimismo, se identificaron los principales intermediarios de la reacción por análisis de GC-MS, y se evaluó la mineralización del colorante a través de medidas de carbono orgánico total. La eficiencia de los procesos de fotocatálisis y fotosensibilización fue evaluada a través del cálculo de la eficiencia cuántica de la reacción, definida como el cociente entre la velocidad de reacción inicial y la velocidad inicial de absorción de fotones, ambas promediadas en el volumen del reactor. La velocidad de reacción fue determinada a partir de datos experimentales de concentración de AO7 en función del tiempo y la resolución del balance de materia en el reactor. Para calcular la velocidad de absorción de fotones, se resolvió un modelo de radiación en el interior del reactor, teniendo en cuenta la emisión de las lámparas, las propiedades ópticas del catalizador y de la solución reaccionante. La evaluación de la eficiencia de la degradación bajo diferentes condiciones experimentales permitió identificar los principales factores que afectan el proceso y seleccionar las condiciones que permiten un mayor aprovechamiento de la energía solar.