APLICACIONES DE Fe-MONTMORILLONITA EN PROCESOS TIPO FENTON PARA ELIMINACION DE COLORANTES EN AGUA.

GUZ, LUCAS; TORRES SANCHEZ, ROSA; CURUTCHET, GUSTAVO; CANDAL, ROBERTO

Córdoba

Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2011

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

Introducción Los procesos tipo Fenton son herramientas poderosas para la descontaminación de aguas. Se basan en la generación de radicales OH por descomposición de H2O2 catalizada, típicamente, por Fe(II)-Fe(III) o Cu(II). La inmovilización de estos cationes en arcillas conduce a un catalizador heterogéneo que evita trabajar con cationes en solución. La montmorillonita (abundante en nuestro país) modificada con Fe(III) (Fe-Mont) resulta un potencial catalizador para procesos tipo Fenton. Los colorantes textiles son un ejemplo de contaminantes persistentes, que pueden ser degradados por estos procesos antes de su vertido en cursos de agua. Objetivos Determinar la cinética de degradación de colorantes sintéticos solubles en agua (naranja reactivo G [NR-G], y azul de metileno [AM]) en procesos tipo Fenton empleando Fe-Mont como catalizador heterogéneo. Resultados Se sintetizó Fe-Mont a partir de una Bentonita neuquina, (96% Na-Montmorillonita (Na-Mont) determinado por Rietveld). Partes iguales de FeCl3 y bentonita se suspendieron en acetona, evaporaron a presión reducida, lavaron con acetona y secaron por liofilizaron. La Fe-Mont presentó una elevada área superficial: 1297±65 m2/g (vapor de agua a 25 ºC) y pH isoeléctrico 7,0; cercano al de los óxidos de hierro (7,5-8,5). El espaciado interlaminar (determinado por DRX), aumentó de 13,6 Å (Na-Mont) a 16,5 Å (Fe-Mont). La incorporación del Fe(III) es consecuencia del intercambio iónico con Na+ y de la formación de partículas nanométricas de óxidos de hierro. El NR- G es un colorante azoico aniónico, de muy baja adsorción sobre la Fe-Mont. A pH 3 (Fe-Mont 0,50 g/L, [NR-G] = 0,17 mM, [H2O2] = 5,0 mM, 28 C) la solución se decoloró completamente en 50 min. La cinética pudo modelarse con una expresión de primer orden (kps=0,17 min-1) aunque se representa mejor, como ocurre en los procesos tipo Fenton, con una expresión biexponencial [1]. A pH 5 la degradación ocurrió a menor velocidad (kps=0,022 min-1); este resultado indica que con catalizadores soportados es posible trabajar a pH mayor a 3 (el intercambio protónico con la arcilla no sería ajeno a este fenómeno). La mineralización en el intervalo estudiado fue del 25 %, indicando la formación de subproductos incoloros resistentes al tratamiento. El AM es un colorante catiónico, que interacciona fuerte y rápidamente con la Fe-Mont. Esta particularidad permite combinar adsorción (extracción rápida del colorante del medio) con degradación por procesos tipo Fenton. La adsorción de AM sobre Fe-Mont se modeló con una isoterma del tipo Langmuir entre 0,0017 y 0,11 mM de AM; obteniéndose un Qm = 139 mg/gFe-Mont y Kad = 1,03x106 M-1. Para concentraciones de AM inicial mayor a 0,312 mM (usada en este trabajo), la oxidación tipo Fenton produce la precipitación total del AM, probablemente como consecuencia de su polimerización. Conclusiones Fe-Mont resultó adecuada como catalizador heterogéneo de procesos tipo Fenton, con la ventaja de combinar, para ciertos colorantes, la acción adsorbente con la oxidante.