Degardacion de colorants con foto fenton
http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/mexico26/ii-009.pdf metodología de la investigacion investigacion http://www.scribd.com/doc/96!622/"esid#os-solidos-$-%g#as-servidas-en&#anca$o
FOTOCATÁLISIS La fotocatálisis es una reacción fotoquímica que involucra la absorción de luz ultravioleta por parte de un catalizador o sustrato consistente en un material semiconductor. Durante el proceso tienen lugar reacciones tanto de oxidación como de reducción. Para Para lleva llevarr a cabo cabo la fotoca fotocatál tálisi isis s es necesa necesaria ria la activa activación ción del material material semico semicondu nducto ctorr (Ti!" (Ti!" mediante radiación ultravioleta a unas longitudes de onda adecuadas. De esta forma# por cada fotón con una energía determinada que incide sobre el material semiconductor# se promueve un electrón de la banda de valencia a la banda de conducción. $ediante esta tecnología se generan oxidantes como el ión %idroxilo que# en medio acuoso# reaccionan con los contaminantes orgánicos degradándolos a an%ídrido carbónico & agua ('! )!" más 'ompuestos *norgánicos. +demás +de más## se genera genera un importa importante nte efecto efecto biocid biocida a con desinf desinfecc eccion iones es superi superiore ores s al ,,#,,,#,- de efecti efectivida vidad d en elimina eliminació ción n de legion legionell ella# a# aerobio aerobios# s# bacter bacterias ias## virus virus & todo todo tipo tipo de organi organismos smos patógenos sin utilizar ningn agente químico. tra venta/a venta/a de la fotocatálisi fotocatálisis s es que acta de forma instantánea instantánea no siendo siendo necesaria necesaria la instalación instalación de depósitos de contacto & permitiendo instalaciones sencillas. Por otra parte# no produce ningn tipo de corrosión ni deterioro de las instalaciones &a que el sistema no emplea el uso de agentes químicos al tratarse de un sistema de tratamiento físico que no modifica las propiedades organol0pticas del agua. 1l tratamiento de fotocatálisis es# por tanto# adecuado para desinfección de agua residual o agua de proceso proceso industrial industrial & además además## debido debido a su caráct carácter er oxidan oxidante te & la facili facilidad dad para para romper romper enlace enlaces s saturados# puede usarse como pretramiento a otro tipo de oxidación con el ob/etivo de reducir D2 en aguas poco biodegradables & con dif icultad para ser oxidadas con los m0todo s convencionales.
http://www.hidritec.com/dep-fotocatalisis.htm 'a fotocatálisis()* es #na reacci+n foto,#ímica foto,#ímica ,#e ,#e invol#cra la absorci+n de l# #ltravioleta $ #n cataliador como material semicond#ctor semicond#ctor.. D#rante este proceso se presentan reacciones de oxidaci+n oxidaci+n $ $ red#cci+n red#cci+n.. ara llevar a cabo la fotocatlisis es necesaria la activaci+n del cataliador 1i23 mediante radiaci+n #ltravioleta a #nas longit#des de onda 43 adec#adas. De esta forma5 por cada fot+n fot+n con con #na energía determinada ,#e incide sobre el material semicond#ctor5 se prom#eve #n electr+n de la banda de valencia a la banda de cond#cci+n. ediante esta tecnología se
generan oxidantes como el i+n hidroxilo ,#e5 en medio ac#oso5 reaccionan con los contaminantes orgnicos degradndolos a di+xido de carbono5 ag#a 72 8 &23 $ otras sales. %dems5 se genera #n gran proceso de desinfecci+n s#perior al 9959 de efectividad en eliminaci+n bacterias5 vir#s $ todo tipo de organismos pat+genos sin #tiliar ningn agente ,#ímico. or otra parte5 no prod#ce ningn tipo de corrosi+n ni deterioro de las instalaciones $a ,#e el sistema no emplea el #so de agentes ,#ímicos al tratarse de #n sistema de tratamiento físico ,#e no modi;ca las propiedades organol
os5 p#ede #sarse como pre tratamiento a otro tipo de oxidaci+n con el ob>etivo de red#cir D? en ag#as poco biodegradables $ con di;c#ltad para ser oxidadas con los m
@17%1%'ABAB &C==% @1 @=13 La fotocatalisis homogénea o foto fenton hace referencia a la reacción del peróxido de hidrogeno con sales ferrosas, generando radicales hidroxilo en con diciones de pH acido a temperaturas moderadas y la descomposición foto-asistida del peróxido de hidrogeno con sales ferrosas, los cuales forman parte de los procesos de oxidación avanzada.
[ editar ] Foto Fenton Este método, se produce al catalizar el peróxido de hidrógeno con hierro, dando como resultado la formación de radicales libres altamente reactivos del oxhidrilo !H". Es una reacción llamada as# por su descubrido$or en $%&', Henry (ohn Horstman )enton $%*'-$&+&", ingeniero u#mico britnico." Las reacciones en camino de la producción de radicales !H electrou#micamente se puede representar con las reacciones dadas a continuación/ )e01 1 e-2 )e+1 $" !+ 1 +e- 1 +H1 2 H+!+ +" )e+1 1 H+!+ 2 )e01 1 !H 1 !H- 0"
!H es un agente oxidante no selectivo, muy potente ue reacciona con compuestos orgnicos hasta ue se consigue su mineralización conversión en iones de 3!+ e inorgnicos". En este sistema catal#tico la reacción puede ser propagada a través de la regeneración de )e+1 ue tiene lugar principalmente por la reducción de )e01 con especies electro generadas H+!+. H+!+ se produce a través de la reacción +" por borboteo de gas !+ a través de la solución cida con una
peue4a concentración de )e+1 o )e01 en el compartimiento catódico. Los contaminantes se destruyen por la acción de forma !H en la reacción 0". Este sistema ha sido utilizado con éxito en la hidroxilación de algunos compuestos orgnicos.567
=s,#eme general del proceso fenton. Antecedentes en el uso del Foto Fenton y el dióxido de titanio en el tratamiento de aguas 8no de los procesos actuales en cuanto al tratamiento del agua, es la destoxificación fotocatal#tica con radiación solar , es una tecnolog#a ue lleva menos de tres décadas de investigación al nivel industrial con muy buenos av ances, en pa#ses como Estados 8nidos, 3anad, (apón y Espa4a. 9icha tecnolog#a, utiliza sustancias ue ayudan en las diferentes reacciones ue ocurren. :ales sustancias son, entre otras, el reactivo fenton y el dióxido de titanio. Estos compuestos han sido utilizados a lo largo del tiempo en distintos procesos, manifestando, cada uno de ellos, caracter#sticas diferentes ue lo hacen especial y diferente comparativamente con otros. 8no de los casos donde se evidencia el uso del dióxido de titanio :i!+" se encuentra en una de las industrias ms contaminantes en el (apón/ la industria textil, en la ue se utilizan procesos biológicos para el tratamiento de las aguas residuales, presentando dificultades en la remoción de algunos u#micos, ya ue las aguas residuales presentan altos contenidos de carbono orgnico total 3!:" y colorantes. ;e han realizado ensayos usando procesos f#sicos y u#micos para reducir estas altas cantidades de 3!: y de colorantes. ong, la industria textil ha tratado sus aguas residuales mediante el tratamiento =9E?/ =ntermittently 9ecant Extended ?eration" ue consiste en el uso de la
fotocatlisis con :i!+ después de un tratamiento biológico, obteniéndose agua de muy buena calidad ue permite reutilizarse, @ya ue se o btienen muy buenas remociones de 3!: y 3olor .5%7
1ratamiento AD=%.
Referencias ). E en
Q. E J.Ja$arri5 G. Cimandra. 7orporaci+n Nniversitaria 'asallista 7orrespondencia: '#is @ernando Carc
@17%1%'ABAB &=1="C==% :i!+A8B" La fotocatálisis heterogénea utilizando 9ióxido de :itanio como catalizador consiste bsicamente en la producción de radicales hidroxilos -!H por medio de la activación de un
catalizador , por acción de la luz 8B. Esencialmente ocurre una promoción de electrones de la banda de valencia a la de conducción, lo ue a su vez forma un hueco positivo en dicha banda de valencia, y estos interactCan con iones hidróxido y agua para formar el radical libre -!H. Los electrones en la banda de conducción interactCan con el !xigeno molecular para formar el radical ;uperóxido -!+" y
Mecanismo Fotocatalítico El :i!+ es el semiconductor ms usado en fotocatlisis, debido a ue es u#mica y biológicamente inerte, no es tóxico, es estable a corrosión fotou#mica y u#mica, es abundante y económico, adems posee un gap de energ#a de 0.+ eB ue puede ser excitado con luz 8B de D 0%6 nm, la cual puede ser aportada por la luz solar. El :i!+ se encuentra en tres formas cristalinas/ brooFita, rutilo y anatasa, siendo las dos Cltimas las ms efectivas en tratamientos de aguas residuales. La anatasa es termodinmicamente menos estable ue el rutilo, sin embargo, posee mayor rea superficial y alta densidad superficial de sitios activos para la adsorción y la catlisis. Las energ#as del gap son de 0.+ e B para la anatasa y 0.G eB para el rutilo, no obstante los procesos oxidativos son similares. 3on el fin de ue los resultados obtenidos en diferentes investigaciones sean reproducibles muchos investigadores han seleccionado u na fuente particular de :i!+, el cual es reconocido por su alta actividad fotocatal#tica. El dióxido de titanio 9egussa <-+*, lo ue hace ue sea el material ms usado en aplicaciones fotocatal#ticas ambientales. El producto es una mezcla de las fases cristalinas anatasa/ rutilo en proporción %G/+G en un &&.* de pureza, posee un rea superficial de *G I $* m+ y un dimetro promedio de +$ nm. En solución se encuentra t#picamente en agregados primarios de G.$ Jm de dimetro. Las posiciones de las bandas de valencia y de conducción han sido calculadas en 1 +.& y KG.0 eB, respectivamente, a pH G. 3on la absorción de un fotón de longitud de energ#a mayor ue la Egap 0.+ eB" un electrón de la banda de valencia es promovido a la banda de conducción, generndose un hueco en la primera. :anto el electrón promovido como el hueco pueden participar en reacciones redox con diversas especies u#micas debido a ue el hueco es fuertemente oxidante y el electrón en la banda de conducción es moderadamente reductor. El mecanismo simplificado del semiconductor en la )otocatlisis Heterogénea se uestra en la )igura/
ecanismo Andirecto de la @otocatlisis &eterog
Temperatura
La variación de la temperatura no afecta significativamente la velocidad de las reacciones fotocatal#ticas. La interfase óxidoAelectrolito es una superficie cargada eléctricamente la cual depende fuertemente del pH del medio y la carga movilizada sobre la superficie determina la estabilidad coloidal de las part#culas del óxido en suspensión.5+7 •
pH
El pH de la solución acuosa afecta significativamente la carga de la part#cula de catalizador y por tanto el tama4o de sus agregados y las posiciones de los mximos y m#nimos de las bandas del :i!+ debido a su carcter anfotérico. 9ebe trabaMarse a un pH diferente al punto de carga cero donde la superficie del óxido no est cargada. El punto de carga cero isoeléctrico" del :i!+ se encuentra alrededor de pH 6.
Inuencia del Oxígeno
El ox#geno es necesario para la mineralización completa del contaminante y no debe competir con las otras especies durante la adsorción sobre el catalizador. El ox#geno disminuye la recombinación del electrónKhueco generado y adems forma radicales muy reactivos del tipo !+. La concentración de ox#geno afecta directamente velocidad de reacción la cual aumenta con la presión parcial del ox#geno !+ P " en el agua.5'7 •
Intensidad de la Lu
La velocidad de reacción es proporcional a la intensidad de la luz hasta cierta intensidad espec#fica para cada proceso. ? partir de esta intensidad caracter#stica, la velocidad de reacción se hace proporcional a la ra#z cuadrada de la intensidad de la luz debido a una mayor recombinación electrón-hueco.5*7 En el proceso de degradación fotocatal#tica de contaminantes influyen una serie de parmetros ue van desde la naturaleza del catalizador, la configuración del foto-reactor, la fuente de luz empleada, hasta los procesos de adsorción del contaminante sobre el catalizador, ue estarn afectados por las propiedades de éste. Las reacciones pueden ser de orden $, N ó G,segCn la intensidad de la irradiación.5O7
