Catalizadores de CuO/γAl2O3 para la peroxidación de contaminantes orgánicos

IVORRA, FERNANDO; FENOGLIO, ROSA; MASSA, PAOLA

La Plata

Congreso; XXII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2021

AAIFQ (Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica)

Introducción. Los efluentes provenientes de la industria del papel contienen una granvariedad de especies, que dificulta encontrar alternativas adecuadas para suacondicionamiento previo al vertido o para su recuperación. Entre las técnicas que seinvestigan se encuentran distintos procesos de oxidación avanzada, que incluyen el usode H2O2 como agente oxidante ?limpio? en procesos Fenton clásicos y heterogéneos.Nuestro grupo ha venido explorando la factibilidad de aplicar catalizadores soportadossobre Al2O3 para la peroxidación de efluentes provenientes del proceso quimimecánicode la madera. En instancias previas se evaluó la performance catalítica de sólidos enpolvo. Para avanzar con los estudios en reactores de mayor escala es necesario utilizartamaños de partículas mayores; para este trabajo se prepararon catalizadoressoportados en esferas comerciales de γAl2O3 (diámetro=3 mm, Axens), con 2% de Cu.Resultados. Se investigaron dos estrategias de preparación de los catalizadores: enuna etapa (C1) y en dos etapas consecutivas de impregnación-secado-calcinación a900 ºC (C2). El tratamiento térmico favoreció la estabilidad del sistema durante elproceso de oxidación (por anclaje de la fase activa). La caracterización de loscatalizadores por microscopía electrónica de barrido permitió identificar la morfologíarugosa e irregular de la superficie, similar al soporte, sin dominios de CuO segregado.Por análisis elemental se observó un perfil de distribución de las especies de Cu muchomás homogéneo en el corte transversal para C2 que para C1 (en C1 las especies Cuse acumularon en la superficie, con forma tipo ?cáscara de huevo?). Los resultados dedifracción de rayos X y reducción a temperatura programada dieron indicios sustancialesde una fase de Cu bien dispersa sobre el soporte.En esta etapa de la investigación, los ensayos catalíticos se realizaron en un reactorbatch de vidrio, a 70 ºC, durante 4 h (concentración inicial de oxidante = 120 mM; 5 g/Lde catalizador). El efluente consistió en un licor diluido 1/50 con 930mg/L de DQO, 430mg/L de COT (carbono orgánico total), 1,2 g/L de sólidos disueltos totales y 0,65 g/Lacetato de sodio. En paralelo se utilizó solución de acetato de sodio 1000 ppm.Si bien el efluente contiene una alta proporción de acetato (cerca del 50% del COTinicial), la conversión resultó muy superior que para la solución de acetato de sodio: parael efluente se alcanzaron conversiones de COT próximas al 40%, con porcentajes dereducción de aromáticos cercanos al 75% y decoloración completa; para el acetato lasconversiones de COT fueron del 17-19%, sin diferencias marcadas entre C1 y C2. Laestabilidad catalítica resultó muy satisfactoria para ambos, con niveles de lixiviacióninferiores a 0,1 ppm.Conclusiones. Se confirmó que una fracción importante de la matriz compleja delefluente puede oxidarse con cierta facilidad y responde positivamente a un tratamientosimple de peroxidación catalítica. Estos resultados hacen factible avanzar con el estudiode estos materiales en sistemas de reacción continuos y de mayor escala.