Decolorization of Reactive Black 5 Dye by Heterogeneous Photocatalysis with TiO2/UV

Decoloración del tinte Negro Remazol B mediante fotocatálisis heterogénea con TiO2/UV

El Negro Remazol B (NRB) es un colorante azoico, usado en la industria textil por su estabilidad química. Este tinte no se fija al 100%, ocasionando contaminación en el agua. En este trabajo se evaluó la decoloración de soluciones acuosas con NRB mediante fotocatálisis heterogénea con TiO2/UV. La reacción se realizó en un fotorreactor de aluminio equipado con cinco lámparas. El efecto de la concentración de TiO₂ (0,1; 0,175 y 0,25 g L^-1), y NRB (50, 75 y 100 mg L^-1) y el pH (3, 7 y 11) fue evaluado durante 14 h, tomando un diseño estadístico experimental Box-Behnken. La decoloración completa del NRB se obtuvo después de 14 h (0,175 g L^-1 de TiO₂, 50 mg L^-1 de NRB, y pH 3). Se alcanzó un 98,44% de decoloración después de 10 h (0,25 g L^-1 de TiO₂, 50 mg L^-1 de NRB, y pH 7). Se encontró que el mejor porcentaje de decoloración del NRB (99,51%) se obtuvo a las 10 h de exposición a luz UV, utilizando 0,5 g L^-1 de TiO₂, 50 mg L^-1 del colorante y un pH de 3. Los ensayos de citotoxicidad sobre la línea celular HepG2 indicaron que la degradación fotocatalítica del NRB no generó subproductos citotóxicos.

Introducción

La conservación y protección de los recursos naturales, como el agua, es una de las principales preocupaciones medioambientales de hoy en día. Los efluentes del agua están contaminados con altas concentraciones de metales pesados, pesticidas, herbicidas, tintes sintéticos, jabones, sales, productos farmacéuticos y de cuidado personal (1).

Los tintes sintéticos son compuestos aromáticos con diversidad estructural, alta estabilidad química y resistencia al ataque microbiano. En todo el mundo se producen aproximadamente 8 x 105 t/año de colorantes sintéticos, con más de 100.000 colorantes disponibles en el mercado, que se utilizan ampliamente en muchas industrias, como la textil, la cosmética, la farmacéutica y la alimentaria. Así, estas industrias producen grandes cantidades de aguas residuales con altas concentraciones de colorantes sintéticos (2).

En la industria textil se consumen grandes cantidades de agua potable (150 L kg^-1 de material textil), debido a la ineficacia del proceso de teñido. Estos efluentes textiles contaminados con colorantes sintéticos (concentraciones entre el 10-15% p/v) se vierten en los ríos (3). La contaminación de las fuentes de agua con colorantes interfiere en los procesos fotosintéticos de los organismos acuáticos e impacta en la salud de la población que recibe el agua contaminada (4). Además, hay varios estudios relacionados con los colorantes sintéticos con casos de toxicidad, carcinogénesis, mutagénesis y teratogénesis en humanos (5).