Actividad fotocatalítica de TiO2 anódico poroso en la reducción de Cr(VI)

HERNÁN DARÍO TRAID; MARÍA LAURA VERA; ALICIA ESTHER ARES; MARTA IRENE LITTER

Buenos Aires

Congreso; 5° Congreso de Ciencias Ambientales, COPIME 2015; 2015

Consejo Profesional de Ingeniería Mecánica y Electricista

En las últimas décadas, los requerimientos del marco normativo ambiental se han vuelto más estrictos, impulsando el desarrollo de alternativas a los sistemas convencionales de tratamiento que, en ocasiones, resultan insuficientes para tratar las aguas de procesos. La fotocatálisis heterogénea se presenta como un método nuevo y eficiente capaz de producir cambios profundos en la estructura química de los contaminantes debido a la participación de radicales libres. La utilización del dióxido de titanio como fotocatalizador ha sido ampliamente estudiada debido a la estabilidad química y térmica del óxido, su baja toxicidad y elevada actividad fotocatalítica.En el presente trabajo, se sintetizaron recubrimientos de TiO2 mediante la oxidación anódica de titanio comercialmente puro, haciendo circular corriente continua en una celda electroquímica a potencial constante de 120 V, empleado ácido sulfúrico como electrolito. Las variables del proceso fueron la concentración del electrolito (1 M y 4 M) y la densidad de corriente (200 A/m2 a 3000 A/m2). Luego de la oxidación, se realizó un tratamiento térmico a 450 ºC durante 1 h.La morfología de los óxidos se observó por microscopía electrónica de barrido, y las fases cristalinas presentes se determinaron por medio de difracción de rayos X con incidencia rasante de 1º.Los ensayos de actividad fotocatalítica se llevaron a cabo con una solución 0,4 mM de K2Cr2O7 y 1 mM de EDTA, ajustada a pH 2 con HClO4. Los fotocatalizadores inmersos en esta solución fueron agitados e irradiados durante 5 horas con una lámpara UV cuya irradiancia fue de 3700 μW/cm2, medida a 365 nm. Para determinar los cambios en la concentración de Cr(VI), se utilizó el método de la difenilcarbacida, siguiendo la reducción del contaminante por espectrofotometría a 540 nm. Las curvas de degradación se ajustaron con un modelo que contempla una constante cinética de primer orden asociada al proceso homogéneo de fotólisis y una constante cinética de orden cero asociada al proceso de fotocatálisis con el catalizador soportado.Las micrografías de los óxidos mostraron que el diámetro promedio de poro aumenta cuando la concentración de electrolito es mayor o cuando se disminuye la densidad de corriente. Los difractogramas indicaron, en todos los casos, la presencia de las fases anatasa y rutilo del TiO2, con un aumento de la fracción de rutilo con el incremento de la concentración del electrolito.Los ensayos de actividad fotocatalítica mostraron una transformación de Cr(VI) máxima del 90% y, en todos los casos, la degradación en presencia de TiO2 fue mayor al blanco (fotólisis). Se lograron muy buenos ajustes con el modelo cinético propuesto.El recubrimiento con mayor actividad fotocatalítica fue el sintetizado con la concentración de electrolito más alta y una densidad de corriente media. Esto puede deberse a la fracción de rutilo presente y a que un mayor tamaño de poro mejora la accesibilidad de la luz y de la solución a la superficie interna de los poros.Los óxidos sintetizados presentaron características favorables como material de potencial aplicación en procesos de fotocatálisis heterogénea para el tratamiento de aguas.