Degradación de etilenglicol mediante el sistema heterogéneo foto-fenton

  • Alba Nelly Ardila-Arias Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
  • Eliana Berrío-Mesa Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
  • Erasmo Arriola-Villaseñor Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
  • William Fernando Álvarez-Gómez Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
  • José Alfredo Hernández-Maldonado Instituto Politécnico Nacional (UPIIG-IPN)
  • Trino Armando Zepeda-Partida Centro de Nanociencias y Nanotecnología Universidad Nacional Autónoma de México CNyN-UNAM
  • Luis Antonio Ortíz-Frade Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica (CIDETEQ)
  • Rolando Barrera-Zapata Universidad de Antioquia UdeA
Palabras clave: etilenglicol, sistema foto-Fenton, fotodegradación heterogenea, Fe-TiO2 dopado, método dol-gel, impregnación húmeda incipiente

Resumen

Este trabajo describe la degradación de etilenglicol en un sistema foto-Fenton heterogéneo. Se evaluó la actividad fotocatalítica de materiales sin dopar y dopados con Fe, preparados por los métodos sol-gel e impregnación húmedaincipiente. Los ensayos se llevaron a cabo a diferentes valores iniciales de pH y concentración de H2O2. La fotoactividad de los materiales no dopados fue menor que la obtenida con aquellos dopados con Fe. Los valores óptimos para el pH y la concentración de H2O2 fueron 3,0 y 1.000 mg/L, respectivamente. El mayor porcentaje de degradación de etilenglicol (61 %) se logró con el material sintetizado por el método sol-gel. Dicho desempeño fotocatalítico se explicó con base en los resultados de caracterización estructural, morfológica y electrónica obtenidos por XRD, UV-vis DRX y XPS. De acuerdo con nuestro mejor conocimiento, este es el primer reporte relacionado con la degradación de etilenglicol usando TiO2 dopado con Fe en un sistema foto Fenton heterogéneo.

  • Referencias

    A. N. Ardila Arias, E. Arriola Villaseñor, J. Reyes Calle, E. Berrio Mesa, and G. Fuentes Zurita, “Mineralización de etilenglicol por foto-Fenton asistido con ferrioxalato,” Rev. Int. Contam. Ambient., vol. 32, n.º 2, pp. 213-226, 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.20937/RICA.2016.32.02.07

    B. D. McGinnis, V. D. Adams, and E. J. Middlebrooks, “Degradation of ethylene glycol in photo Fenton systems,” Water Res., vol. 34, n.º 8, pp. 2346-2354, 2000. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0043-1354(99)00387-5

    B. Dietrick McGinnis, V. Dean Adams, and E. Joe Middlebrooks, “Degradation of ethylene glycol using Fenton’s reagent and UV,” Chemosphere, vol. 45, n.º 1, pp. 101-108, 2001. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0045-6535(00)00597-X

    J. Araña, J. A. Ortega Méndez, J. A. Herrera Melián, J. M. Doña Rodríguez, O. González Díaz, and J. Pérez Peña, “Thermal effect of carboxylic acids in the degradation by photo-Fenton of high concentrations of ethylene glycol,” Appl. Catal. B Environ., vol. 113-114, pp. 107-115, 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2011.11.025

    C. E. Díaz-Uribe, W. A. Vallejo L., and J. Miranda, “Photo-Fenton oxidation of phenol with Fe(III)-tetra-4- carboxyphenylporphyrin/SiO2 assisted with visible light,” J. Photochem. Photobiol. A Chem., vol. 294, pp. 75-80, 2014. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jphotochem.2014.08.004

    T. Tachikawa et al., “Visible Light-Induced Degradation of Ethylene Glycol on Nitrogen-Doped TiO2 Powders,” J. Phys. Chem. B, vol. 110, n.º 26, pp. 13158-13165, 2006. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/jp0620217

    T. Aguilar et al., “A route for the synthesis of Cu-doped TiO2 nanoparticles with a very low band gap,” Chem. Phys. Lett., vol. 571, pp. 49-53, 2013. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cplett.2013.04.007

    D. V. Wellia, Q. C. Xu, M. A. Sk, K. H. Lim, T. M. Lim, and T. T. Y. Tan, “Experimental and theoretical studies of Fe-doped TiO2 films prepared by peroxo sol-gel method,” Appl. Catal. A Gen., vol. 401, n.º 1-2, pp. 98-105, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.apcata.2011.05.003

    A. Lassoued, B. Dkhil, A. Gadri, and S. Ammar, “Control of the shape and size of iron oxide (α-Fe2O3) nanoparticles synthesized through the chemical precipitation method,” Results Phys., vol. 7, pp. 3007-3015, 2017. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.rinp.2017.07.066

    Y. Liu et al., “Enhanced visible light photocatalytic properties of Fe-doped TiO2 nanorod clusters and monodispersed nanoparticles,” Appl. Surf. Sci., vol. 257, n.º 18, pp. 8121-8126, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.04.121

    C. Yu, Q. Fan, Y. Xie, J. Chen, Q. shu, and J. C. Yu, “Sonochemical fabrication of novel square-shaped F doped TiO2 nanocrystals with enhanced performance in photocatalytic degradation of phenol,” J. Hazard. Mater., vol. 237-238, pp. 38-45, 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.07.072

    A. Montesinos-Castellanos and T. A. Zepeda, “High hydrogenation performance of the mesoporous NiMo/Al(Ti, Zr)-HMS catalysts,” Microporous Mesoporous Mater., vol. 113, n.º 1-3, pp. 146-162, 2008. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.micromeso.2007.11.012

    P. Reyes, H. Rojas, and J. L. G. Fierro, “Kinetic study of liquid-phase hydrogenation of citral over Ir/TiO2 catalysts,” Appl. Catal. A Gen., vol. 248, no. 1-2, pp. 59-65, 2003. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0926-860X(03)00148-0

    C. Adán, A. Bahamonde, I. Oller, S. Malato, and A. Martínez-Arias, “Influence of iron leaching and oxidizing agent employed on solar photodegradation of phenol over nanostructured iron-doped titania catalysts,” Appl. Catal. B Environ., vol. 144, n.º 1, pp. 269-276, 2014. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2013.07.027

    S. H. Lin, C. H. Chiou, C. K. Chang, and R. S. Juang, “Photocatalytic degradation of phenol on different phases of TiO2 particles in aqueous suspensions under UV irradiation,” J. Environ. Manage., vol. 92, n.º 12, pp. 3098-3104, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2011.07.024

    H. B. Hadjltaief, M. Ben Zina, M. E. Galvez, and P. Da Costa, “Photo-Fenton oxidation of phenol over a Cu-doped Fe-pillared clay,” Comptes Rendus Chim., vol. 18, n.º 10, pp. 1161-1169, 2015. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.crci.2015.08.004

    E. Martin Del Campo, R. Romero, G. Roa, E. Peralta-Reyes, J. Espino-Valencia, and R. Natividad, “Photo-Fenton oxidation of phenolic compounds catalyzed by iron-PILC,” Fuel, vol. 138, pp. 149-155, 2014. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.fuel.2014.06.014

    Z. Shiyun, Z. Xuesong, L. Daotang, and C. Weimin, “Ozonation of naphthalene sulfonic acids in aqueous solutions: Part II - Relationships of their COD, TOC removal and the frontier orbital energies,” Water Res., vol. 37, n.º 5, pp. 1185-1191, 2003. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0043-1354(02)00178-1

    Z. Shiyun, Z. Xuesong and L. Daotang, “Ozonation of naphthalene sulfonic acids in aqueous solutions: Part I- Relationships of their COD, TOC removal and the frontier orbital energies,” Water Res., vol. 37, n.º 5, pp. 1237-1243, 2002. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0043-1354(01)00331-1

    L. Türker, T. Atalar, S. Gümüş, and Y. Çamur, “A DFT study on nitrotriazines,” J. Hazard. Mater., vol. 167, n.º 1-3, pp. 440-448, 2009. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.12.134

  • Biografía del autor/a

    Alba Nelly Ardila-Arias, Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid

    Profesor Titular, Directora del Grupo de Investigación en Catálisis Ambiental y Energías enovables, Facultad de Ciencias Básicas Sociales y Humanas

    Eliana Berrío-Mesa, Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid

    Energy Engineering. MSc Chemical Engineering. Research Group on Environmental Catalysis and Renewable Energies (Camer). Faculty of Basic, Social and Human Sciences, Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, Colombia. Email: erasmoarriola@elpoli.edu.co. Orcid: https://orcid.org/0000-0002-1006-7001

    Erasmo Arriola-Villaseñor, Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid

    Environmental Engineer. Technologist in Industrial Chemistry and Laboratory. Research Group on Environmental Catalysis and Renewable Energies (Camer), Faculty of Basic, Social and Human Sciences, Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, Colombia. Email: eliana_berrio27121@elpoli.edu.co. Orcid: https://orcid.org/0000-0002-0165-3834

    William Fernando Álvarez-Gómez, Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid

    Technologist in Industrial Chemistry and Laboratory. Research Group on Environmental Catalysis and Renewable Energies (Camer), Faculty of Basic, Social and Human Sciences, Politécnico Colombiano Jaime Isaza. Email: william_alvarez64141@elpoli.edu.co. Orcid: https://orcid.org/0000-0002-8052-1257

    José Alfredo Hernández-Maldonado, Instituto Politécnico Nacional (UPIIG-IPN)

    PhD. Chemical Engineering. MSc. Chemistry. Chemical Engineer. Instituto Politecnico Nacional, México. Email: jahernandezma@ipn.mx Orcid: https://orcid.org/0000-0002-0584-3715.

    Trino Armando Zepeda-Partida, Centro de Nanociencias y Nanotecnología Universidad Nacional Autónoma de México CNyN-UNAM

    Chemical Engineer. PhD and MSc Chemical Engineering. Centro de Nanociencias y nanotecnología, Universidad Nacional Autonoma de México, México. Email: trino@cnyn.unam.mx. Orcid: https://orcid.org/0000-0002-5780-7716

    Luis Antonio Ortíz-Frade, Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica (CIDETEQ)

    PhD. Center for Research and Technological Development in Electrochemistry, Parque Tecnológico Querétaro s/n Sanfandila, Pedro Escobedo, Querétaro, México. Email: lortiz@cideteq.mx. Orcid: https://orcid.org/0000-0001-6523-8018

    Rolando Barrera-Zapata, Universidad de Antioquia UdeA

    Lider del Grupo CERES Agroindustria e Ingeniería, Facultad de Ingeniería

Publicado
2019-12-01
Cómo citar
Ardila-Arias, A. N., Berrío-Mesa, E., Arriola-Villaseñor, E., Álvarez-Gómez, W. F., Hernández-Maldonado, J. A., Zepeda-Partida, T. A., Ortíz-Frade, L. A., & Barrera-Zapata, R. (2019). Degradación de etilenglicol mediante el sistema heterogéneo foto-fenton. REVISTA INGENIERíAS UNIVERSIDAD DE MEDELLíN, 18(35), 91-109. https://doi.org/10.22395/rium.v18n35a6

Descargas

La descarga de datos todavía no está disponible.
Sección
Artículos