Estudio catalítico comparativo de los sistemas TiO2 y Nb2O5 · 3H2O en la degradación de cianuro en función del tipo de oxidante

Comparative Study of Catalytic Systems TiO2 and Nb2O5·3H2O in Cyanide Degradation According to Oxidant Type

La viabilidad del uso de otros agentes fotocatalizadores como el niobio, radica en disminuir las energías altas de la banda prohibida para hacerlo competitivo frente al TiO₂, sin embargo la presencia de coayudantes de oxidación, tales como H₂O₂ y O₃ podrían presentar resultados sorprendentes en el desempeño catalítico, debido a una mayor generación del radicales OH·. La obtención deóxidos de mayor área y propiedades texturales diferentes al oxido de niobio comercial, mejoran su actividad catalítica en la remoción de cianuro libre. El trabajo presenta resultados experimentales de foto degradación de cianuro 100mg/l sobre TiO₂ Degussa P−25 y Nb₂O₅·3H₂O, usando un fotorreactor CPC con una capacidad de 4L de solución, usando como fuente de radiación la luz solar, tomando una inclinación igual a la latitud de Cartagena 10.45°, los resultados indicaron un claro efecto del pH, el tipo de catalizador y el coayudante de oxidación. La reducción de ion cianuro del efluente contaminado aumento por la adición del agente oxidante (O₃ y H₂O₂). Sugiriendo una mayor susceptibilidad del cianuro libre, para oxidarse a cianato de forma indirecta, por una mayor generación de radicales hidroxilos, inducidos por la presencia de H₂O₂ o del O₃ bajo radiación solar. Se obtuvo porcentajes de oxidación fotocatalítica de cianuro libre, entre el 64 % y 72 % usando Nb₂O₅ · 3H₂O y un rango entre 67 % y 71 % usando TiO₂ Degussa P−25. Los catalizadores fueron caracterizados estructuralmente usando DRX, BET, Raman e FT-IR, con la finalidad de correlacionar los cambios morfológicos con el desempeño catalítico.

1 INTRODUCCIÓN

El tratamiento de aguas contaminadas con compuestos químicos industriales que implique costo-beneficio y avances tecnológicos, se ha convertido en una necesidad del mundo moderno [1]. La presencia de agentes oxidantes como H₂O₂ en procesos avanzados de oxidación (PAOs), para la oxidación de cianuro fue estudiada por diversos autores [2],[3],[4],[5],[6],[7],[8],[9],[10],[11],[12]. El H2O2 es capaz de oxidar directamente el cianuro y algunos de los intermediarios, generando en el proceso de la reacción de oxidación radicales ·OH adicionales, los cuales también pueden atacar de una forma débil a complejos de cianuro con metales [13].

La combinación de H₂O₂ con tecnologías como ultrasonido (H₂O₂-ultrasonido), optimizan la generación de radicales y lo acumulan en el medio de reacción, para el posterior ataque del agente contaminante. Los métodos más empleados a nivel industrial incluyen; las combinaciones UV=H₂O₂ y TiO₂=O₃.