DEGRADACIÓN FOTO-FENTON DE UN HERBICIDA EN MEDIO ACUOSO PARA CONDICIONES DE PH PRÓXIMAS A LA NEUTRALIDAD

SCHENONE, A.V.; CONTE, L.O.; ALFANO, O.M.

Buenos Aires

Congreso; VIII Congreso Argentino de Ingeniería Química y Terceras Jornadas Argentinas de Seguridad de Procesos.; 2015

La utilización de sales férricas/ferrosas (por ejemplo sulfato férrico) en la reacción foto-Fenton homogénea presenta, como principal limitación, el estrecho rango de pH para su aplicación. El pH óptimo de operación se encuentra alrededor de 2,8. Dicho valor maximiza la concentración de los complejos acuosos monohidroxilado y dihidroxilado de Fe(III), que absorben en forma más eficiente la radiación UV en comparación con otros complejos no hidroxilados de Fe(III) (Malato et al., 2009). Además, para pHs superiores a 3, el Fe(III) precipita en forma de hidróxidos, disminuyendo de esta manera la concentración del catalizador para la reacción (Pignatello et al., 2006). Se ha demostrado que el Fe(III) puede acomplejarse fuertemente con diferentes ligandos orgánicos, especialmente polidentados. Estos complejos generalmente presentan mayores coeficientes de absorción molar en la región UV-Visible, si se los compara con los acuo-complejos (Pignatello et al., 2006). Se ha comprobado recientemente la efectividad de emplear estos complejos en la degradación foto-Fenton de herbicidas y compuestos farmacéuticos persistentes (Carra et al., 2013). Además, los complejos de oxalato férrico (Nogueira et al., 2005; Safarzadeh-Amiri et al., 1996) y citrato férrico (Silva et al., 2007) presentan un espectro de absorción más amplio (para mayores longitudes de onda), por lo que serían aplicables para el proceso foto-Fenton solar. Se presenta un estudio teórico y experimental asociado a la degradación foto-Fenton del herbicida ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) en medio acuoso. Inicialmente, se estudiaron diferentes complejos como fuente de hierro para el proceso. Se evaluó el comportamiento de los sistemas sulfato, oxalato y citrato férrico, bajo diferentes condiciones de operación, pH (3 y 5) y temperatura de reacción (25 y 35 º C). Con el propósito de realizar las comparaciones pertinentes, se calcularon: (i) las eficiencias fotónicas de degradación y mineralización, y (ii) las eficiencias cuánticas de degradación y mineralización. A partir de los resultados obtenidos empleando el concepto de eficiencias, se propuso un modelo cinético derivado de una secuencia de reacción utilizando el ferrioxalato como fuente de hierro para condiciones de pH = 5 (Conte et al., 2014). Siendo este, el pH natural existente en un efluente en el cual se encuentra presente el 2,4-D (concentraciones en el rango de las 20 - 30 ppm). En este punto fue necesario considerar además las reacciones de equilibrio asociadas a las diversas especies de Fe(III) y Fe(II) presentes en el sistema de reacción. Se obtuvieron las expresiones de velocidad de reacción del ácido 2,4-D, 2,4-DCP (el principal intermedio de reacción 2,4-diclorofenol), peróxido de hidrógeno (HP) y del ion oxalato (Ox). Luego, a partir del modelo propuesto y los datos experimentales, se estimaron los parámetros cinéticos asociados aplicando un procedimiento de regresión no lineal. Los ensayos experimentales fueron realizados en un reactor de laboratorio de placa plana irradiado lateralmente mediante un simulador solar. Se estudió además, la influencia de variables tales como temperatura (T), relación de las concentraciones molares iniciales de HP/2,4-D (R) y de Oxalato/Fe+3(Ox/Fe), y el nivel de radiación, sobre la eficiencia del sistema. Mediante el uso de superficies de respuestas (diseño experimental factorial de tres niveles, 3k) se evaluó la influencia de la T de operación y la concentración de agente oxidante, sobre la degradación del herbicida (Schenone et al., 2015).