Oxidación catalítica de nitrobenceno empleando peróxido de hidrógeno y Fe (III): Inhibición por productos y presencia de “scavengers” de radicales HO·

DANIELA A. NICHELA; FERNANDO S. GARCÍA EINSCHLAG

Mar del Plata, Argentina

Congreso; V Congreso Iberoamericano de Fisica y Quimica Ambiental; 2008

Sociedad Iberoamericana de Física y Química Ambiental (SiFyQA)

El tratamiento de aguas residuales mediante técnicas de oxidación avanzadas (AOT) es un aspecto relevante en la química ambiental moderna. Estas técnicas se basan en la producción de radicales hidroxilo (HO·), que debido a su alta reactividad e inespecificidad, son capaces de oxidar una amplia gama de compuestos orgánicos. En los procesos de tipo Fenton sales de metales de transición catalizan una serie de reacciones térmicas que conducen a la descomposición del H2O2 acompañada de generación de radicales HO·.La oxidación térmica de nitrobenceno (NBE), en presencia de H2O2 y Fe(III), está caracterizada por un comportamiento cinético de tipo autocatalítico. En los perfiles temporales de degradación de NBE se observan: una fase inicial en la que la [NBE] disminuye muy lentamente, una segunda fase en la que el proceso se acelera notablemente y una fase final en la que la velocidad vuelve a disminuir. Además de los perfiles cinéticos de NBE se determinó la evolución temporal de las concentraciones de Fe(II), H2O2 y oxígeno disuelto. Del mismo modo que las trazas de NBE, tanto los perfiles de consumo de H2O2 como los perfiles de concentración de O2 evidencian la naturaleza autocatalítica del proceso.El análisis conjunto de los perfiles de concentración de Fe(II) y H2O2 muestra que el comportamiento cinético durante la fase catalítica y la fase final no puede describirse correctamente solo en términos de la reacción de Fenton (R1: Fe(II) + H2O2 ® Fe(III) + HO· + HO-). La estimación de la velocidad de consumo de H2O2 en las fases catalítica y final, a partir de las concentraciones medidas y la constante de velocidad de la reacción R1 arroja valores notablemente mayores que las velocidades observadas experimentalmente. Este comportamiento sugiere algún tipo de inhibición de la reacción de Fenton a medida que se acumulan productos en la mezcla de reacción. Ensayos complementarios realizados sobre el sistema NBE/Reactivo Fenton en presencia y en ausencia de los productos generados en el proceso NBE/H2O2/Fe(III) soportan esta hipótesis.Por otra parte experimentos realizados perturbando la mezcla final de reacción mediante pulsos de Fe(II), H2O2 o mediante irradiación UV, mostraron que las constantes de velocidad aparentes de consumo de H2O2 y Fe(II) permanecen inalteradas luego del agregado de H2O2, y aumentan con el agregado de Fe(II) o la irradiación de las muestras.En un grupo adicional de ensayos se estudió el efecto del agregado de “scavengers” de radicales HO· sobre las cinéticas del proceso. Como “scavengers” emplearon aniones cloruro o metanol en diferentes concentraciones. En ambos casos se observa un retraso en la transición a la fase rápida y una disminución en el grado de conversión de NBE. Las magnitudes de ambos efectos crecen con la concentración inicial de “scavenger”.