Tecnologías Limpias Aplicada a la Eliminación de Contaminantes en Agua utilizando Peróxido de Hidrógeno

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

San Miguel de Tucumán

Encuentro; Séptimo encuentro nacional de investigación en sustancias peroxídicas; 2012

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMÁN

Preservar el medio ambiente se ha convertido en una necesidad actual y urgente.El desarrollo industrial de las últimas décadas ha generado una mayor producción deefluentes que no reciben adecuados tratamientos. La contaminación del agua es unproblema muy serio debido a que el contaminante no sólo se acumula en ella sino queademás es transportado por ríos, mares, lagos y lagunas llegando a afectar la saludhumana. La Fotocatálisis Heterogénea (FH) ha sido estudiada ampliamente con elobjetivo de resolver problemas ambientales resultando un claro ejemplo de QuímicaVerde. Puede ser considerada como una de las más importantes tecnologías amigablescon el medio ambiente, químicamente limpia e incluida entre las llamadas Tecnologíasde Oxidación Avanzadas (TOAs) [1] que resultan sustentables a largo plazo yproporcionan la mineralización de la gran mayoría de los contaminantes orgánicos. Enestos procesos la reacción de óxido-reducción en medio acuoso se lleva a cabo enpresencia de un semiconductor como fotocatalizador, es inducida por luz (ultravioleta,solar) y adicionalmente incluye el uso de algún oxidante (ozono, oxígeno, peróxido dehidrógeno o la combinación de éstos). El TiO2 [2] ha resultado ser un semiconductorcon gran actividad fotocatalítica que además es relativamente barato, no tóxico y muyestable en solución. Sin embargo, este catalizador presenta una gran desventaja ya quedebe ser separado por filtración en etapas adicionales al final del proceso dedescontaminación, lo cual incrementa notablemente el costo y la duración deltratamiento. Uno de los desafíos importantes en FH se orienta por un lado, a la necesidad demejorar la eficiencia fotocatalítica de semiconductores conocidos como el TiO2 y porotro, a encontrar nuevos semiconductores capaces de ser utilizados en TOAs. Tomando como referencia dos compuestos orgánicos recalcitrantes: el fenol [3,4] y el colorante sintético Rodamina B (RB) [5, 6] (Figura) se ha estudiado ladegradación/decoloración de los mismos en condiciones experimentales muy diferentesa las reportadas en la bibliografía. La FH se lleva a cabo utilizando peróxido dehidrógeno como ?oxidante verde?, radiación UV o radiación solar directa y diferentesfotocatalizadores heterogéneos con propiedades magnéticas [7] (ferritas de cobre,porción magnética de cenizas del Volcán Puyehue, lana de acero, entre otros). Estoscatalizadores presentan una ventaja al momento de recuperar el catalizador para sureutilización ya que pueden ser extraídos del sistema utilizando un imán. La reacción sedesarrolló a temperatura ambiente y al pH natural de las soluciones acuosas irradiando la muestra con una lámpara de luz UV (254 nm y 365 nm) o luz solar directa, enpresencia de peróxido de hidrógeno y diferentes catalizadores heterogéneos. Figura: Estructura del colorante sintético Rodamina B (RB) El comportamiento cinético de ambos contaminantes en los diferentes sistemasestudiados es de primer orden. La decoloración de las muestras con RB se sigue porespectroscopía UV-Vis monitoreando la desaparición de la banda a 554nm. Lasmuestras que contenían fenol fueron analizadas globalmente por UV a 270 nm, perodado que varios de los productos de descomposición absorben en zonas muy próximasdebió seguirse la cinética del fenol por cromatografía líquida (HPLC) en fase reversa.Con esta última técnica se han separado e identificado algunos de los productos dedegradación de fenol (p-hidroquinona, ácido maleico). Se observa que la degradación/decoloración de todas las muestras está afectadapor la concentración de peróxido de hidrógeno, el tipo de catalizador, la masa decatalizador agregado, el tipo de radiación, y la distancia fuente lumínica/superficie delagua contaminada. Se determinan las condiciones experimentales óptimas para ladegradación del fenol y RB. En este trabajo se demuestra que la combinación de tecnología fotoquímica ycatalizadores magnéticos produce un efecto sinergético sobre la degradación de fenol yRB en presencia de H2O2. Estos catalizadores pueden degradar los contaminantes entiempos de interés tecnológico, lo cual resulta beneficioso para que sean ensayados aescala piloto, y en muestras de efluentes reales, contribuyendo así a la disminución delimpacto ambiental provocado por el vertido de aguas residuales.