Degradación de fenol mediante fotocatálisis heterogénea utilizando CuFe2O4

ARIADNA FLORES; KARINA NESPRIAS; PAULA VITALE; NORA EYLER; ADRIANA CAÑIZO

Rosario, Santa Fé

Workshop; 2° Taller Argentino de Ciencias del Ambiente (2° TACA); 2012

Universidad Nacional de Rosario

Los fenoles son compuestos orgánicos contaminantes del medio ambiente considerados especies recalcitrantes muy tóxicas. Generalmente se encuentran en aguas residuales de algunas industrias, tales como: petroquímica, fábricas de papel, y las industrias químicas que producen pesticidas y herbicidas. Algunos de los tratamientos convencionales utilizados para la remoción de fenoles han sido principalmente: adsorción, tratamiento electroquímico, biodegradación e incineración, pero ninguno de ellos permite la eliminación completa de los contaminantes. En estos últimos años ha tenido un gran desarrollo la implementación de Tecnologías de Oxidación Avanzadas (TAOs), las cuales se basan en procesos fisicoquímicos capaces de producir cambios fundamentales en la estructura química de los contaminantes a través de la generación in situ de especies transitorias muy reactivas y de alto poder oxidante como el radical hidroxilo (OH?)que puede obtenerse por fotólisis UV del H2O2. Dicho radical puede ser generado también por radiación solar o por ultrasonido, y es altamente efectivo para la oxidación de materia orgánica. La fotocatálisis heterogénea es una TAO con amplias posibilidades de aplicación para la resolución de problemas de interés ambiental, siendo los catalizadores más comúnmente utilizados TiO2, carbón activado, óxidos de hierro y de aluminio. En este trabajo se estudió la degradación fotocatalítica de soluciones acuosas de fenol utilizando nanopartículas magnéticas de ferrita de cobre (CuFe2O4) como catalizador heterogéneo, a fin de obtener los parámetros óptimos que permitan lograr una mayor degradación del fenol y conseguir finalmente la mineralización del mismo. La ferrita utilizada como catalizador es química y biológicamente inerte, se la puede preparar con técnicas sencillas de bajo costo (utilizando tecnologías limpias) y presenta propiedades magnéticas que facilitan su extracción de los medios de reacción permitiendo su reutilización. Las experiencias se realizaron a temperatura ambiente, con soluciones acuosas de fenol (8 x 10-4 M), al pH propio de la solución (ca. 6,5), concentraciones de H2O2 entre 0-80 mM, masa de catalizador agregado entre 0-0,8 g L-1, radiación UV (254 nm). La reacción se sigue por espectrofotometría UV-Vis evaluando la disminución de absorbancia de la banda característica del fenol (270 nM). Se pudo observar que existe un marcado efecto sinergético de las nanopartículas de ferrita y la luz UV sobre la degradación del fenol en presencia de H2O2. En condiciones adecuadas, una solución de fenol sometida a radiación UV (254 nm) durante 160 minutos se degrada hasta un 97 % en presencia de ferritas y con peróxido de hidrógeno como oxidante. La constante de velocidad aparente de la degradación del fenol (kap) obedece una ley cinética de pseudo primer orden. Los resultados muestran la existencia de concentraciones límites de peróxido de hidrógeno y masa de catalizador agregado para las cuales se obtiene un valor máximo de degradación de fenol; por debajo y encima de estos valores dicha degradación es menor debido a que simultáneamente se producen reacciones secundarias e indeseables.