Síntesis, caracterización y evaluación de desempeño de fotocatalizadores híbridos, base cerámica, para la fotodegradación de fenol.

Abstract

"El fenol se encuentra en la lista de los principales contaminantes de la Organización Mundial de la Salud (OMS), el cual pertenece a los llamados compuestos recalcitrantes que son altamente persistentes en el medio ambiente, debido a que presentan estructuras químicas muy estables, son resistentes a la degradación por organismos biológicos y se considera tóxico en concentraciones mayores a 2 mg/L. La NOM 1993 indica una concentración máxima de fenol de 0.5 mg/L en aguas residuales, sin embargo, en estos efluentes se han encontrado concentraciones de fenol del orden de hasta 1600 mg/L, lo cual rebasa por mucho la concentración permitida. En este sentido, la fotocatálisis heterogénea se presenta como una opción viable en la degradación de contaminantes presentes en el agua y aire. Este método hace uso de un semiconductor y la excitación de este por luz UV o visible. Dentro de los fotocatalizadores más utilizados y eficientes se encuentra el óxido de zinc (ZnO), el cual es un material no toxico y de bajo costo comparado con el resto de los fotocatalizadores. De manera análoga, los oxicloruros de bismuto se han presentado como uno los fotocatalizadores más novedosos en la actualidad, esto debido a su gran desempeño fotocatalítico y nula toxicidad. En el presente proyecto se desarrolló la evaluación fotocatalítica de nanopartículas de óxido de zinc funcionalizadas con oxicloruro de bismuto, ambas muestras comerciales. En relación a la modificación de los fotocatalizadores. Esta se realizó por el método de fotodeposición con el fin de mejorar su actividad fotocatalítica bajo luz UV y luz visible. Además se evaluó la capacidad de degradación a distintas concentraciones del fotocatalizador así como distinto pH de la solución. Para esto se utilizó una lámpara LED UV, con una alta intensidad de 11 mW/cm2, comprobando que este tipo de lámparas pueden ser incluso más eficiente en comparación con una lámpara de mercurio, y además de ser más amigables con el medio ambiente. Se logró la degradación de fenol al 100% en distintas muestras, además de optimizar la cantidad de fotocatalizador utilizado en la degradación. Como punto novedoso en este proyecto, los fotocatalizadores fueron depositados sobre una pastilla de cerámica base zeolita con el fin de eliminar el proceso de recuperación del fotocatalizador. Así mismo se evaluó la capacidad de degradación de esta deposición, demostrando que la cerámica es un soporte viable en la degradación de 2 contaminantes, alcanzando un 81% de disminución de fenol después de 2 horas de reacción."

"Phenol is on the list of the main pollutants of the World Health Organization (WHO) and is considered toxic in concentrations greater than 2 mg/L. It belongs to the so-called recalcitrant compounds that are highly persistent in the environment, this compounds have very stable chemical structures, and are resistant to degradation by biological organisms. NOM 1993 indicates a maximum phenol concentration of 0.5 mg/L in wastewater, however, in these effluents phenol concentrations of the order of up to 1600 mg/L have been found, which exceeds by far the allowed concentration. In this sense, heterogeneous photocatalysis is presented as a viable option in the degradation of contaminants present in water and air. This method makes use of a semiconductor and its excitation by UV or visible light. Among the most used and efficient photocatalysts is zinc oxide (ZnO), which is a nontoxic and inexpensive material compared to the rest of the photocatalysts. Similarly, bismuth oxychlorides have been presented as one of the most innovative photocatalysts today, due to their great photocatalytic performance and zero toxicity. In this project, the photocatalytic evaluation of zinc oxide nanoparticles functionalized with bismuth oxychloride, both commercial samples, was developed. In relation to the modification of photocatalysts. This was done by the method of photodeposition in order to improve its photocatalytic activity under UV light and visible light. In addition, the degradation capacity at different concentrations of the photocatalyst was evaluated as well as the different pH of the solution. For this, a UV LED lamp was used, with a high intensity of 11 mW/cm2 , proving that this type of lamps can be even more efficient compared to a mercury lamp, and in addition to being more environmentally friendly. 100% phenol degradation was achieved in different samples, in addition to optimizing the amount of photocatalyst used in the degradation. As a novel point in this project, the photocatalysts were deposited on a zeolite-based ceramic tablet in order to eliminate the photocatalyst recovery process. Likewise, the degradation capacity of this deposition was evaluated, demonstrating that ceramic is a viable support in the degradation of pollutants, reaching an 81% decrease in phenol after 2 hours of reaction."