Síntesis y actividad catalítica de alúmina mesoporosa dopada con Fe y Cu para la remoción de contaminantes emergentes en aguas

N. INCHAURRONDO; F. FAGES; L. FASCE; C. DI LUCA

Mar del PLata

Congreso; 20º Congreso Internacional de Materiales (SAM-CONAMET2022); 2022

SAM

La creciente demanda de agua y la conciencia sobre la presencia de contaminantes emergentes en aguas residuales urbanas e industriales han alarmado a la comunidad científica y al sector industrial sobre la necesidad de aplicar tecnologías de tratamiento más eficaces para la remoción de estos compuestos. En este sentido, la aplicación de Procesos de Oxidación Avanzada intensificada por la incorporación de materiales mesoporosos con estructura jerárquica ofrece una alternativa de intervención interesante para la remoción completa de contaminantes emergentes, tales como los compuestos farmacéuticos (Phac?s). En este trabajo se sintetizaron catalizadores basados en alúmina mesoporosa ordenada (MA) dopada con Fe y Cu (MA-Fe, MA-Cu y MAFe,Cu) mediante la metodología de autoensamblaje inducido por evaporación del solvente, en forma subsiguiente los materiales se ensayaron en la oxidación tipo-Fenton heterogénea de diferentes Phac?s, tales como sulfametoxazol (SMX), diclofenac (DCF) y ciprofloxacina (CIP). Los resultados de caracterización mostraron la formación de óxidos mixtos con estructura amorfa (DRX) y mesoporosidad ordenada (MET y Fisisorción de N2), exhibiendo elevadas áreas superficiales específicas en torno a los 300 m2/g, un volumen de poros de 0,9 cm3/g y una distribución de tamaño de poro angosta centrada alrededor de 100 Å.La caracterización de las propiedades catalíticas de los materiales mesoporosos dopados con Fe y Cu se estudió a partir de ensayos de oxidación tipo-Fenton llevados a cabo en un reactor tipo tanque agitado discontinuo a: T = 40 ºC, [catalizador] = 1 g/L, [H2O2] = 2,9 mmol/L (dosis estequiométrica), [Phac?s] = 20 mg/L y t = 180 min. Los efluentes tratados fueron monitoreados en términos de concentración de Phac?s (HPLC y/ó UV-Vis), consumo de agente oxidante, Carbono Orgánico Total (COT), evolución de pH y lixiviado de especies activas en el medio de reacción. A partir de los resultados obtenidos se puede concluir lo siguiente: i) el catalizador basado en Cu (MA-Cu) provee el mejor desempeño oxidativo en condiciones de pH casi neutro; ii) el catalizador de Fe mejora su desempeño a pH ácido, aunque la cantidad de hierro solubilizado aumenta notablemente y iii) la combinación de Fe y Cu en el catalizador bimetálico (MAFe,Cu) permite mejorar el desempeño oxidativo, no obstante la actividad catalítica podría deberse exclusivamente a la presencia de Cu. Sobre la base de estos resultados, se espera aplicar el catalizador que mostró el mejor desempeño oxidativo (MA-Cu) en la oxidación de otras moléculas orgánicas, tales como DCF y CIP, estudiar la influencia de la naturaleza de la matriz del efluente acuoso y estudiar la vida útil del material en un reactor operado en modo continuo.