Modelado de la degradación de 4-clorofenol por fotocatálisis heterogénea

SATUF, M.L.; BRANDI, R.J.; CASSANO, A.E.; ALFANO, O.M.

Puerto Iguazú, Misiones, Argentina

Simposio; Simposio SOLARSAFEWATER, El Desafío de la Provisión de Agua Potable Segura: Tecnologías para la Región de Latinoamérica; 2005

Universidad Nacional de San Martín

La creciente necesidad de métodos eficientes para el tratamiento de la contaminación ambiental ha abierto el campo a la investigación de nuevas tecnologías tendientes a lograr la descomposición de las sustancias tóxicas. Dentro de estas tecnologías se encuentra la fotocatálisis heterogénea, que emplea radiación UV, oxígeno y un sólido semiconductor como catalizador. Los clorofenoles constituyen un importante grupo de contaminantes acuáticos que han sido degradados satisfactoriamente mediante fotocatálisis. Estos compuestos son ampliamente utilizados en la industria química y, particularmente, el 4-clorofenol (4-CP) está involucrado en la síntesis y transformación de numerosos pesticidas, fármacos y colorantes. En el presente trabajo, estudiamos la degradación fotocatalítica del 4-clorofenol empleando radiación UV y dióxido de titanio (TiO2) en suspensión. Los experimentos fueron realizados en un reactor cilíndrico irradiado por lámparas UV, el cual opera como un reactor de lecho suspendido dentro de un sistema de recirculación accionado por una bomba. Se realizaron corridas experimentales a pH 2.5 variando la concentración de TiO2 y los niveles de radiación incidente. Los intermediarios aromáticos de la reacción fueron identificados y cuantificados. En orden de importancia, los principales intermediarios hallados fueron el 4-clorocatecol (4-CC), la hidroquinona y la benzoquinona. Asimismo, se siguió el avance de la reacción mediante un indicador de descontaminación global: el carbono orgánico total (TOC). Se desarrolló un modelo que representa la cinética de degradación del 4-CP y del principal compuesto intermediario, el 4-CC. El modelo se basa en un mecanismo de reacción que propone el ataque por parte de radicales hidroxilo (OH·) fotogenerados como vía principal de iniciación de la descomposición de 4-CP. A fin de modelar los efectos de la absorción de radiación sobre la velocidad de reacción, se evaluó el campo de radiación dentro del reactor. Los parámetros involucrados en el modelo cinético se estimaron a partir de los datos experimentales mediante la aplicación de un procedimiento de regresión no lineal. Se obtuvo buena concordancia entre las predicciones del modelo y los datos experimentales.