Degradación de contaminantes emergentes presentes en efluentes acuosos, empleando catalizadores tipo ferritas

Abstract

Se sintetizaron óxidos mixtos tipo ferrita siguiendo el método de Pechini modificado. Se obtuvieron cuatro series variando el catión +2: Co, Cu, Zn y Ni y su temperatura de calcinación (600°C, 800°C y 1000°C). Se caracterizaron las estructuras de los mismos por difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido. Por espectroscopia UV-Vis con reflectancia difusa se calcularon las energías de corte. Exceptuando la ferrita de Zn calcinada a 1000°C, todos los materiales serían potencialmente activos en procesos fotocatalíticos empleando radiación visible, ya que su energía de corte es inferior a 3 eV. Las propiedades magnéticas se evaluaron mediante un magnetómetro de muestra vibrante. En general las muestras presentaron buenas propiedades magnéticas. El aumento de la temperatura de calcinación mejora la magnetización de saturación de las muestras con Cu mientras que, en las series de Co, Ni y Zn disminuye. El campo coercitivo de las ferritas de Co y Cu disminuye a medida que aumenta la temperatura de calcinación, en cambio en las ferritas de Zn se observó un leve aumento. Las ferritas de Ni no mostraron variaciones significativas, pudiéndose encontrar en un régimen superparamagnético. Se evaluaron catalíticamente las ferritas de Co y Zn calcinadas a 800°C en procesos foto-Fenton heterogéneo para la degradación de diclofenac sódico. Se obtuvo una degradación del 100% del contaminante con ambos materiales en los primeros 15 minutos de fotoreacción empleando una lámpara UV-germicida de 8W y H2O2. Utilizando la ferrita de Co, se logró una mineralización del 86% del carbono orgánico total en 4 horas de fotoreacción.

Oxides like ferrites were sintetizated by Pechini method modificated. Four series were obtained, one for each metal: Co, Cu, Zn y Ni varying the calcination temperature (600°C, 800°C and 1000°C). The structures were characterized by X ray diffraction and scanning electron microscopy. The band gap energy was calculated by the Uv-vis spectra with diffuse reflectance. Except the highest calcined temperature Zn ferrite, may be possible to activate the samples with visible light in photocatalytic processes due to their band gap energy are low than 3 eV. Magnetic properties were evaluated by vibrant sample magnetometer. If the calcination temperature increases, the magnetic saturation increases in Cu ferrites. Although, in Co, Ni and Zn ferrites its decreases. The coercivity in Co and Cu ferrites decreases as the calcination temperature increases while in Zn ferrites increases. Ni ferrites do not show significant variations they could be in a superparamagnetic state. Co and Zn ferrites calcined at 800°C were evaluated as a catalyst in Photo-Fenton heterogeneous process to sodium diclofenac degradation. Both materials degraded 100% of pollutant in first 15 minutes of the photoreaction using Uv-germicide lamp and H2O2. Co ferrite mineralised the 86% of total organic carbon in 4 hours of photoreaction.