Activación solar del catalizador WO₃/TiO₂ para la degradación fotocatalítica de los plaguicidas malatión y 2,4-d en medio acuoso

Ramos Delgado, Norma Alicia de Jesús (2014) Activación solar del catalizador WO₃/TiO₂ para la degradación fotocatalítica de los plaguicidas malatión y 2,4-d en medio acuoso. Doctorado thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Objeto y método del estudio: En el presente trabajo, se llevó a cabo la síntesis y caracterización del catalizador TiO2 modificado con dos porcentajes de WO3 (2 y 5%), así como un estudio de su comportamiento bajo radiación solar, mediante la evaluación de su actividad fotocatalítica en la degradación del insecticida malatión y el herbicida 2,4-D, plaguicidas muy utilizados en el estado de Nuevo León. Las degradaciones se llevaron cabo en un reactor batch a escala laboratorio y en un reactor tipo colector parabólico compuesto a escala piloto (20L). Se realizó la modificación del catalizador TiO2 con WO3 con el fin de disminuir la recombinación de los pares e- /h+ en el TiO2 y desplazar su borde de absorción hacia el visible, para activarlo y hacerlo más eficiente con luz solar. La síntesis de 2%WO3/TiO2, 5%WO3/TiO2 y TiO2 sin modificar se llevó a cabo mediante el método sol-gel en condiciones ácidas, lo que permitió obtener materiales nanoparticulados de alta pureza. Estos catalizadores fueron caracterizados por Espectroscopia de UV-Vis con Reflectancia Difusa (DRUV-Vis), Análisis Textural por fisisorción de nitrógeno, Difracción de Rayos X (DRX), Espectroscopia Raman, Espectrocopia Fotoelectrónica de Rayos X (XPS), Microscopia Electrónica de Barrido y Microscopia Electrónica de Trasmisión. Los sólidos sintetizados presentaron la fase cristalina anatasa del TiO2 y la monoclínica del WO3 y se observó además, un desplazamiento del borde de absorción hacia el visible en función del porcentaje de modificación. Se logró determinar que el óxido de tungsteno se encuentra disperso de manera homogénea sobre la superficie del TiO2 en forma de cúmulos (≈1-2nm), lo que hace a este semiconductor altamente reactivo. En la evaluación de la actividad fotocatalítica de los sólidos modificados en el reactor batch, se encontró que ambos catalizadores degradan el plaguicida malatión, con luz solar en aproximadamente 2h; sin embargo, el 2%WO3/TiO2 es el que presenta una alta eficiencia en la mineralización del compuesto. Se determinó además, que el 2%WO3/TiO2 es estable frente a la corrosión y puede ser reutilizado hasta por 4 ciclos sin deteriorarse. La degradación del herbicida 2,4-D se llevó a cabo con el catalizador 2%WO3/TiO2 y se comparó además su comportamiento bajo luz solar natural y luz UV monocrómatica (365nm), encontrándose un mejor desempeño con luz solar, lo que implica un ahorro económico en el proceso. Finalmente, se evaluó el comportamiento del catalizador WO3/TiO2 en un reactor tipo CPC a escala piloto, y se comprobó su buen desempeño bajo luz solar en volúmenes mayores (20L) de solución a tratar.

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