Degradación oxidativa de anaranjado de metilo. Estudio teórico–experimental de catalizadores de Fe y Co/ZrO2

DIAZ MARTINA; GOENAGA ROMINA; DENNEHY MARIANA; ZUBIETA C.

Congreso; V Congreso Nacional de Ciencia y Tecnología Ambiental 2023; 2023

La gran variedad de colorantes sintéticos que son liberados por la industria textil sugieren una amenaza al medio ambiente. Se estima que se descargan 280.000 toneladas anuales de colorantes textiles en los efluentes industriales a nivel mundial, siendo el 70% colorantes azoicos, los cuales son tóxicos, potencialmente cancerígenos y/o mutagénicos [1]. Los Procesos de Oxidación Avanzada basados en la generación de radicales sulfatos (SO4●-) (POA RS) han surgido como una propuesta innovadora por sobre los POA convencionales ya que ofrecen varias ventajas [2]. Los radicales SO4●- se pueden producir in situ a través de la activación de los aniones persulfato (PS, S2O82-) o peroximonosulfato (PMS, HSO5-1). Esto aporta una ventaja adicional sobre otros oxidantes, ya que tanto el PS como el PMS son sólidos a temperatura ambiente y muy estables. La reacción directa de PS o PMS con la mayoría de los reductores es lenta, lo que sugiere la necesidad de activarla, pudiendo hacerlo a través de la acción catalítica de metales de transición [3], como Mn(II), Fe(II), Co(II), Cu(II) y Ni(II), siendo un método menos complejo y más económico que las otras técnicas que requieren el consumo de energía y por lo tanto encarecen el proceso [4]. El requisito necesario para que se generen los radicales SO4●- a partir de la activación de PMS (ecuación 1) o PS (ecuación 2) mediante una catálisis heterogénea, es tener el oxidante cerca de la superficie activa del catalizador. Así se producirá la transferencia de un electrón desde el metal a la especie precursora, resultando en el clivaje del enlace peróxido, dando como productos el radical SO4●- y el metal de transición oxidado: 𝑀𝑛+ (s) + 𝐻𝑆𝑂5 − (ac)→ 𝑀(𝑛+1)+ (s)+ 𝑂𝐻− (ac)+ 𝑆𝑂4 .− (ac) (Ecuación 1) 𝑀𝑛+ (s)+ 𝑆2𝑂82− (ac)→ 𝑀(𝑛+1)+ (s)+ 𝑆𝑂4 .− (ac)+ 𝑆𝑂4 2− (ac) (Ecuación 2) En el presente trabajo se evaluará la eficiencia de los catalizadores de hierro y cobalto soportados sobre ZrO2 en la activación de los oxidantes para la reacción de degradación oxidativa del colorante anaranjado de metilo (AM) mediante POA-RS. Asimismo, se estudiará la efectividad de los mencionados agentes oxidantes, en el proceso de degradación. Por otro lado, se pretende comprender la interacción entre los agentes oxidantes (PMS y PS) y los metales de transición hierro y cobalto, ambos soportados sobre ZrO2, aplicando métodos teórico-experimentales.