Avances en la Preparación de TiO2 con Absorción de Luz Visible y sus Aplicaciones Fotocatalíticas. Procesos Foto-Fenton y UV-B/H2O2 para la Degradación de Pesticidas

JULIAN RENGIFO

Santiago de Cali

Seminario; Acuasolar 2015. Seminario: Nuevos Conceptos del uso de la radiación solar para la descontaminación de aguas; 2015

Universidad del Valle

En las últimas tres décadas, ha crecido un enormeinterés acerca del potencial de los procesos fotocatalíticos sobre TiO2para destruir e inactivar una amplia variedad de contaminantes orgánicos ymicroorganismos en agua. Esto ha posicionado esta tecnología como promisoriapara ser aplicada en procesos de tratamiento de aguas residuales y lapotabilización de agua (Ochiai y Fujishima 2012). Sin embargo, una de lasprincipales limitaciones de esta tecnología es que el TiO2 esincapaz de absorber longitudes de onda abundantes en la superficie del planeta,como la radiación visible, la cual es aproximadamente el 45% del total de luzsolar que llega al planeta (el TiO2 solo absorbe luz UV, la cualsolo es entre el 4 y 7% de toda la radiación solar), esto limita en suma medidasus aplicaciones solares (Ohtani, 2010).Ya en la última década del siglo XX, se reportó TiO2con absorción de luz visible a través de la adsorción de colorantes orgánicos einorgánicos sobre la superficie del semiconductor. Sin embargo, estacaracterística no perduro, pues los colorantes son fácilmente degradables juntocon los contaminantes por los procesos fotocatalíticos. Posteriormente, seestudió el dopaje con elementos metálicos y la generación de defectossuperficiales como las vacancias de oxígeno, ambos procesos lideraron laabsorción de luz visible por parte de nanopartículas de TiO2 (Peláezet al.2012).  Recientemente a principiosdel siglo XXI, el dopaje con elementos no-metálicos como el nitrógeno, azufre,carbono y flúor fueron explorados exitosamente para la producción de materialesde TiO2 con absorción de luz visible (Rengifo-Herrera et al. 2008;Rengifo-Herrera et al. 2010; Peláez et al. 2012). Por otro lado, también se haevaluado la modificación de TiO2 con heteropoliácidos, la cualgenera absorción de luz visible en titania (Rengifo-Herrera et al. 2014).En esta ponencia, se mencionarán dos diferentesestrategias: modificación de TiO2 con heteropoliácidos y generaciónde vacancias de oxígeno en nanopartículas comerciales de TiO2 conultrasonido de baja frecuencia, para preparar TiO2 con absorción deluz visible y con alta actividad fotocatalítica en la destrucción de sustanciasorgánicas en agua. Por otro lado, se hará énfasis en la importancia de lacaracterización de estos materiales por multitécnicas, ya que esto permiteevaluar de una mejor manera las limitaciones y potencialidades de estasnanopartículas en aplicaciones fotocatalíticas.Otro proceso fotoquímico que muestra un gran potencialpara el tratamiento de aguas residuales (Pignatello et al. 2006) o laproducción de agua potable (Spulher et al. 2010), es el proceso foto-Fenton, elcual se caracteriza por la generación de radicales ?OH a través de la absorciónde luz UV-A por parte de acua-complejos férricos o ferrosos en presencia deperóxido de hidrogeno (Pignatello et al. 2006). Generalmente, estas reaccionesse hacen a valores de pH ácidos (entre 2.8-3.0) y utilizando altasconcentraciones de hierro (5-400 mg L-1). Nosotros reportamos el usode concentraciones bajas de ion férrico (0.3-0.6 mg L-1), las cualespueden encontrarse naturalmente en muestras de aguas superficiales osubterráneas  y 20 mg L-1 deperóxido de hidrogeno para degradar 10 mg L-1 del herbicida ácido2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) a diferentes valores de pH (2.0-7.0). Además,reportamos también el uso de peróxido de hidrogeno y luz solar para ladegradación del mismo herbicida.