Evidencia de la adsorción selectiva en el proceso de fotocatálisis heterogénea durante la degradación de un colorante ácido

Abstract

Heterogeneous photocatalysis is considered a non-selective oxidation process, being advantageous for the degradation of the main substrate and the intermediates, until a complete mineralization; However, such selectivity is conditioned by the surface properties of the catalyst, the nature of the contaminant and the operating conditions of the reactor. The present study aims to analyze the photodegradation of an acid dye using two commercial catalysts. The photodegradation tests were carried out using two commercial TiO2 brands: Sigma Aldrich and Degussa P25, both TiO2 reactants were mixed with Acid Blue 9 (AB9) at various concentrations in order to carry out complete photodegradation of the dye and subsequently be reused in several cycles of degradation. The results showed that; the photodegradation of the AB9 has a good fit to the pseudo first order model for both catalysts, obtaining with the Sigma Aldrich catalyst a higher rate of degradation than with Degussa P25. During the reuse of catalysts, the activity between the two showed significant differences, due to the accumulation of intermediates generated during the reaction, resulting in a selectivity in the process, since pH, pka and PZC affect the degradability of AB9 with TiO2.

La fotocatálisis heterogénea es considerada un proceso de oxidación no selectivo, siendo ventajosa para la degradación del sustrato principal y de los compuestos intermediarios, hasta una completa mineralización; sin embargo, dicha selectividad está condicionada por las propiedades superficiales del catalizador, naturaleza del contaminante y las condiciones de operación del reactor. El presente estudio busca analizar la fotodegradación de un colorante ácido, utilizando dos catalizadores comerciales. Las pruebas de fotodegradación se llevaron a cabo usando dos marcas comerciales de TiO2: Sigma Aldrich y Degussa P25, ambos polvos de TiO2 fueron mezclados con Azul Ácido 9 (AA9) a diversas concentraciones con el fin de llevar a cabo la completa fotodegradación del colorante y posteriormente ser reutilizados en varios ciclos de degradación. Los resultados demostraron que; la fotodegradación del AA9 tiene un buen ajuste al modelo de pseudo primer orden para ambos catalizadores, obteniendo con el catalizador Sigma Aldrich mayor velocidad de degradación que con Degussa P25. Durante el reúso de catalizadores, la actividad entre ambos, mostró diferencias significativas, debido a la acumulación de productos intermediarios generados durante la reacción, resultando en una selectividad en el proceso, ya que el pH, pka y PZC afectan la capacidad de degradación del AA9 con el TiO2.