Silicatos SBA-15 modificados con Hierro como catalizadores para procesos foto-Fenton aplicados a la degradación de contaminantes orgánicos

Abstract

Con el objetivo de resolver la problemática de la contaminación de los recursos hídricos como consecuencia de la actividad industrial, diversos Procesos Avanzados de Oxidación (PAOs) han ido desarrollándose a lo largo de los años. Entre estos, los llamados procesos foto-Fenton han sido aplicados con éxito en la degradación de sustancias químicas que alcanzan los cursos de agua y persisten en ellos por ser no-biodegradables y tóxicas para los microorganismos. Particularmente, los procesos foto-Fenton se basan en la reacción redox entre el Fe y el H2O2 que en presencia de radiación mejoran su rendimiento en la producción de OH* que oxidan la materia orgánica. En este trabajo se presenta la síntesis de silicatos mesoporosos con estructura SBA-15 de elevada superficie específica modificados con hierro para ser utilizados como catalizadores heterogéneos en la degradación de compuestos aromáticos presentes en agua. Los sólidos se sintetizaron por incorporación directa de la fuente de hierro en el gel de síntesis del silicato. Los materiales se evaluaron en la degradación del colorante azoico, Ácido Naranja 7 (AO7). Aplicando radiación UV-visible y una concentración estequiometria de oxidante, sin modificar el pH del medio (~5), se alcanzó una degradación de AO7 del 50 %, pero no se observó mineralización. Como los procesos Fenton son más efectivos a bajo pH, se hicieron pruebas ajustando el pH del medio de reacción a 3,5. En este caso se alcanzó una total degradación del colorante y una mineralización del 60 %. Se midió la presencia de hierro en el medio acuoso luego de aplicar el proceso de degradación debido a que la acidez de la solución puede afectar la vida útil del catalizador produciendo el lixiviado de las especies metálicas. La presencia de hierro se determinó por colorimetría utilizando fenantrolina como agente complejante. No se encontró una concentración de hierro apreciable, por lo que pudo descartarse que la actividad observada fuera consecuencia del proceso Fenton homogéneo. Finalmente, de la caracterización de los sólidos se determinó que la actividad de los mismos se debe a las especies de óxido, probablemente Fe2O3, altamente dispersas sobre la superficie de la estructura SBA-15.