Degradación fotocatalítica de cianuro en medio acuoso bajo radiación solar simulada utilizando óxido de zinc dopado con boro

Núñez Salas, Raisa Estefanía (2018) Degradación fotocatalítica de cianuro en medio acuoso bajo radiación solar simulada utilizando óxido de zinc dopado con boro. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Propósito y método de estudio En la presente investigación, se estudió la degradación de cianuro bajo radiación solar simulada utilizando como catalizador ZnO dopado con boro. Los catalizadores se sintetizaron por el método sol-gel utilizando Zn (CH3COO)2•2H2O como precursor de ZnO, H3BO3 como precursor de boro y agua destilada como solvente a un pH de 8.5 que se ajustó con NH4OH. Los porcentajes de boro incorporado fueron 1, 1.5 y 2 (% p/p). Los materiales sintetizados se caracterizaron por difracción de rayos X (DRX), espectroscopia UV-Vis con reflectancia difusa, microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopia FT-IR y espectroscopia de fotoelectrones emitidos de rayos X (XPS). Los experimentos fotocatalíticos se llevaron a cabo en un fotorreactor con una solución de 300 mL de cianuro de potasio (KCN) a pH 11 con agitación constante, evaluando el porcentaje de boro incorporado, cantidad de catalizador y concentración inicial de cianuro mediante un diseño de experimento compuesto central centrado en las caras 23 . La concentración de CNse siguió por el método potenciométrico con electrodo de ion selectivo (ISE), la concentración de iones intermedios (OCN- , NO3 - y NH4 + ) se midió mediante espectrofotometría UV. Contribuciones y conclusiones La incorporación de boro en el ZnO sintetizado por sol-gel, disminuyó el tamaño de cristalito y la Eg con especto al ZnO sin dopar, mejorando su actividad fotocatalítica bajo radiación solar simulada. El análisis del diseño de experimentos demostró que los factores boro incorporado, cantidad de catalizador y concentración inicial de CN- , tienen un efecto significativo en la degradación fotocatalítica de este contaminante. El ZnO-B (1.5% p/p teórico) presentó mejor actividad fotocatalítica al degradar 89% de una solución de 10 mg L-1 de CN- , en comparación con 75% que alcanzó el ZnO sin modificar; utilizando en ambos casos 1.4 g L-1 de catalizador. Durante el seguimiento de los subproductos generados se logró la identificación y cuantificación de iones OCN- , NO3 - y NH4 + , que junto con el CN- remanente corresponde al 95% del nitrógeno inicial. La evaluación de la estabilidad del catalizador ZnO-B (1.5% p/p teórico) indicó que se lixivia el 1.1% del Zn, que corresponde a concentraciones que no superan el límite máximo establecido por la norma NOM-001-SEMARNAT-1996.

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