Evaluación del nivel de envenenamiento del TiO2 por compuestos intermedios formados durante la degradación fotocatalítica

Abstract

The process of treatment and / or purification of water by heterogeneous photocatalysis (FH) titanium dioxide (TiO2) as a catalyst is one of the photochemical applications that has aroused more interest among the scientific community. The FH belongs to the group of so-called Advanced Oxidation Processes (PAOs), unlike most of the photochemical processes, the FH is not selective and can be used to treat complex mixtures of pollutants. The possibility of using solar radiation as the primary source of energy, gives an important and significant environmental value. However one of the major problems that have to make use of photocatalysts, is his abrupt deactivation, a phenomenon which is generally known as "poisoning" which causes a decrease in catalyst performance to degrade contaminants. The present study aims to evaluate the degree of adsorption of intermediates that poison the catalyst surface, affecting the process of photocatalytic degradation, as well as assessing the level of adsorption of organic substances of different polarity on the surface of TiO2 catalyst. Testing poisoning and adsorption took just using two trademarks of TiO2: Degussa P25 and Aldrich, for testing photodegradation both powders of TiO2 were mixed with Acid Blue 9 at various concentrations (20 and 40 ppm) in order to carry just complete photodegradation of dye molecules and then be reused over several cycles of degradation. The activity of both catalysts decreased after each cycle; due to poisoning from intermediates generated during the reaction.

El proceso de tratamiento y/o purificación de aguas mediante fotocatálisis heterogénea (FH) con dióxido de titanio (TiO2) como catalizador es una de las aplicaciones fotoquímicas que más interés ha despertado entre la comunidad científica. La FH pertenece al grupo de los denominados Procesos Avanzados de Oxidación (PAOs), a diferencia de la mayoría de los procesos fotoquímicos, la FH no es selectiva y puede emplearse para tratar mezclas complejas de contaminantes. La posibilidad de la utilización de la radiación solar como fuente primaria de energía, le otorga un importante y significativo valor medioambiental. No obstante uno de los mayores problemas que se tienen al hacer uso de los fotocatalizadores, es su brusca desactivación, fenómeno al que se le conoce generalmente como “envenenamiento” el cual provoca una baja en el rendimiento del catalizador para degradar contaminantes. El presente trabajo busca evaluar el grado de adsorción de sustancias intermedias que envenenan la superficie del catalizador, afectando el proceso de degradación fotocatalítica, así como también evaluar el nivel de adsorción de sustancias orgánicas de diferente polaridad sobre la superficie del catalizador de TiO2. Las pruebas de envenenamiento y adsorción se llevaron acabo usando dos marcas comerciales de TiO2: Degussa P25 y Aldrich, para las pruebas de fotodegradación ambos polvos de TiO2 fueron mezclados con azul ácido 9 a diversas concentraciones (20 y 40 ppm) con el fin de llevar acabo la completa fotodegradación de las moléculas del colorante y posteriormente ser reutilizados en varios ciclos de degradación. La actividad de ambos catalizadores disminuyó después de cada ciclo; debido al envenenamiento causado por los productos intermedios generados durante la reacción.