Fotorreducción de Cr(VI) mediante ftalocianina tricarboxi-monoamida de hidroxo-aluminio (AlTCPc) adsorbida sobre TiO2

JORGE M. MEICHTRY; VERÓNICA RIVERA; HERNÁN B. RODRÍGUEZ; YÉSICA DI LORIO; ENRIQUE SAN ROMÁN; MARÍA A. GRELA; MARTA I. LITTER

Salta, Argentina

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

Una de las principales limitaciones de Fotocatálisis Heterogénea con TiO2 para su aprovechamiento en el tratamiento de efluentes es el elevado band-gap del TiO2 (aprox. 3 eV), que obliga al uso de luz UV para promover los procesos redox. Esto puede superarse modificando el semiconductor con un colorante que absorba en el visible. Las ftalocianinas, colorantes con gran estabilidad fotoquímica y alta afinidad por la superficie del TiO2 han sido utilizadas con este fin. La ftalocianina tricarboximonoamida de hidroxoaluminio (AlTCPc) absorbe intensamente alrededor de los 700 nm, pasando a un estado excitado desde el cual puede inyectar un electrón a la banda de conducción del TiO2, dando origen a un radical catión capaz de oxidar donores con E0 < 1,2 V vs. ENH. La efectividad del TiO2 modificado con AlTCPc para oxidar compuestos orgánicos bajo luz visible ha sido comprobada experimentalmente. El Cr(VI) ocasiona efectos tóxicos agudos, es un agente carcinogénico comprobado y presenta gran movilidad en agua. La técnica de remoción habitual consiste en su reducción química a Cr(III), especie no tóxica y removible por precipitación, aunque la fotocatálisis heterogénea con TiO2 bajo luz UV y en presencia de donores orgánicos adecuados ha demostrado ser una alternativa de tratamiento eficaz. El objetivo del presente trabajo ha sido estudiar la efectividad del TiO2 modificado con AlTCPc para reducir Cr(VI) (0,4 mM) en presencia de 4-clorofenol (4-CP) como donor orgánico. Se realizaron ensayos usando suspensiones de TiO2 con diferentes grados de cobertura (siempre inferior a una monocapa de colorante sobre la superficie de TiO2) y con distintas masas de catalizador (0,1-1,0 g L-1), encontrándose un mayor efecto sobre la eficiencia de reducción de la masa de catalizador que del grado de cobertura. En ningún caso se observó descomposición del colorante durante los experimentos fotocatalíticos. Se estudió también el efecto de la concentración de 4-CP (entre 0 y 4 mM), determinándose que su presencia era imprescindible para la reducción del Cr(VI), aunque su concentración, por arriba de 1,0 mM, no modificaba la velocidad de reducción. La importancia del TiO2 como soporte activo se determinó a través de ensayos comparativos con AlTCPc adsorbida sobre un soporte inerte como la alúmina activada. Se determinó, además, la formación de especies de Cr(V) como intermediarios de la reducción de Cr(VI), a través de experimentos de EPR usando ácido cítrico como agente estabilizante.