Degradación oxidativa de moléculas modelo de efluentes de la industria textil utilizando cobaltita nanométrica como fotocatalizador

Abstract

En el presente trabajo se evaluó la cobaltita como fotocatalizador en procesos de oxidación avanzada, que se define como procesos que aumentan la generación de radicales hidroxilos (OH°) aplicados a la remoción de contaminantes orgánicos presentes en el agua, para este fin se utilizaron colorantes considerados contaminantes de la industria textil, entre los cuales se encuentran la Rodamina B, la Tartrazina, el Verde Malaquita y el azul de metileno. Se estudió la fotocatálisis que hace parte de los procesos de oxidación avanzada para remover dichos contaminantes mencionados anteriormente, en el cual se tuvo como referencia de material fotocatalizador el dióxido de titanio (TiO2) y el peróxido de hidrogeno (H2O2). Las cobaltitas fueron preparadas a partir de nitrato de bario, acetato de cobalto y oxido de lantano, utilizando EDTA y Glicina como complejantes. Por lo cual se obtuvieron dos cobaltitas diferentes, Cobaltita Lantano-EDTA y Cobaltita Lantano Glicina. Luego del proceso de mezcla de sometió dicha mezcla a un tratamiento térmico a elevadas temperaturas con el fin de fundir el material, eliminar la materia orgánica y adicionalmente se modifica la estructura cristalina del material. La caracterización del material está compuesta por análisis avanzados como lo son Difracción de rayo X y análisis BET, donde se obtienen resultados de su área superficial, porosidad, las propiedades estructurales y la verificación de la parte cristalina. Para evaluar las propiedades ópticas de utilizo la técnica de espectroscopia ultravioleta por reflectancia difusa. Se estableció un diseño de experimentos correspondiente a 26 ensayos, variando los fotocatalizadores y los colorantes. En el proceso de degradación se realizaron ensayos bajo luz solar natural y luz ultravioleta generada a partir de lámparas. Fijando la concentración del fotocatalizador en 100 mg/L, la concentración de colorante en 20 mg/L, el tiempo máximo de monitoreo fue de 24 horas y el pH del sistema se mantuvo neutro. Para evaluar el TiO2 y el H2O2, además se establecieron, como condiciones experimentales concentraciones de 50 mg/L y 100 mg/L para él TiO2 y 4 ml/L para el H2O2. Los resultados obtenidos para los fotocatalizadores de referencia están dentro de los rangos esperados, para el H2O2 fue cercano a 50% para cada colorante y para el TiO2 estuvo en un rango entre el 65% y 95% de remoción. Evaluando la cobaltita como fotocatalizador se logró evidenciar el potencial que tiene este material para realizar este proceso, donde se obtuvieron porcentajes de remoción cercanos al 50%, en algunos de los casos

In the present work, cobalt was evaluated as a photocatalyst in advanced oxidation processes, which are defined as processes that increase the generation of hydroxyl radicals (OH °) applied to the removal of organic contaminants present in the water. For this purpose, considered pollutants of the textile industry, among which are Rhodamine B, Tartrazine, Malachite Green and methylene blue. Photocatalysis was studied as part of the advanced oxidation processes to remove these pollutants mentioned above, in which photocatalytic material titanium dioxide (TiO2) and hydrogen peroxide (H2O2) were used. The cobaltites were prepared from barium nitrate, cobalt acetate and lanthanum oxide, using EDTA and Glycine as complexing agents. Thus, two different cobalttes, Cobaltite Lantane-EDTA and Cobaltite Lantane-Glycine were obtained. After the mixing process, the mixture was subjected to a heat treatment at elevated temperatures in order to melt the material, remove the organic matter and additionally modify the crystalline structure of the material. The characterization of the material is made up of advanced analyzes such as X-ray diffraction and BET analysis, where results of its surface area, porosity, structural properties and verification of the crystalline part are obtained. To evaluate the optical properties of the diffuse reflectance infrared spectroscopy technique. An experimental design corresponding to 26 trials was established, varying the photocatalysts and colorants. In the degradation process tests were carried out under natural sunlight and ultraviolet light generated from lamps. By setting the photocatalyst concentration to 100 mg / L, the dye concentration at 20 mg / L, the maximum monitoring time was 24 hours and the pH of the system remained neutral. In order to evaluate TiO2 and H2O2, the experimental conditions were 50 mg / L and 100 mg / L for TiO2 and 4 ml / L for H2O2. The results obtained for the reference photocatalysts are within the expected ranges, for H2O2 it was close to 50% for each dye and for TiO2 it was in a range between 65% and 95% of removal. Evaluating the cobalt as a photocatalyst, it was possible to show the potential of this material to perform this process, where removal percentages were obtained close to 50%, in some cases.