Efecto en la degradación de lignina mediante el proceso Fenton empleando una zeolita modificada con hierro

Abstract

The principle of the fenton reaction is based on mix iron ions with hydrogen peroxide under acidic conditions to generate highly reactive hydroxyl radicals, which it can be capable of oxidizing organic molecules in aqueous media. In recent years there have been modifications to this reaction with the use of catalysts zeolitics. The aim of this work was to study the potential of a natural zeolite type clipnoilolite, later used as catalyst to degrade synthetic lignin as model pollution from pulp and paper industry. For this purpose the ferric chloride was incorporated into the zeolite using the ion exchange technique. The zeolitic material obtained was characterized structurally and morphologically through, X-ray diffraction, infrared spectroscopy and scanning microscopy. An experimental statistical design was used to evaluate the degradation of kraft lignin. All experiments were performed in a lab scale.The effects of independent variables considered for the oxidative process were pH of the solution, catalyst concentration, hydrogen peroxide concentration and lignin concentration. For the heterogeneous fenton it was determined the reaction conditions at pH 3, were concentration of catalyst of 3 g/L and hydrogen peroxide concentration of 30 mM. In these conditions, 240 min of treatment resulted in a 52 % decrease in lignin.

El principio de la reacción fenton se basa en mezclar iones de hierro con peróxido de hidrógeno bajo condiciones ácidas para generar radicales hidroxilos altamente reactivos, que pueden ser capaces de oxidar moléculas orgánicas en medio acuosas. En los últimos años se han hecho modificaciones a la reaccion fenton, como el uso de catalizadores zeolíticos. El objetivo de este trabajo fue estudiar el potencial de utilizar una zeolita natural tipo clipnotilolita para utilizarse como catalizador para degradar lignina sintética como modelo de contaminación de la industria de celulosa y papel. Para este propósito se uso el cloruro férrico como precursor para ser incorporado en la zeolita utilizando la técnica de intercambio iónico. El material zeolítico obtenido fue caracterizado estructuralmente y morfológicamente mediante, difracción de rayos X, espectroscopia infrarrojo y microscopia de barrido. Se empleó un diseño factorial estadístico para evaluar las degradaciones de lignina. Todos los experimentos se realizaron en una configuración a escala de laboratorio. Se analizaron los efectos de las variables dependientes como son, el pH de la solución, la concentración de catalizador, concentración de peróxido de hidrógeno y concentración de lignina. Para el fenton heterogéneo se determinó que las mejores condiciones de reacción fueron a pH de 3, concentración de catalizador de 3 g/L y concentración de peróxido de hidrógeno de 30 mM. En estas condiciones y 240 min de tratamiento dio como resultado en una disminución de 52 % en lignina.