Sistema fotocatalítico combinado (TiO2/H2O2) para la degradación de cianuro acuoso con radiación UV y solar

Abstract

El presente trabajo de tesis consiste en el estudio de los sistemas de degradación de cianuro en medio acuoso. El cianuro representa una sustancia de alta toxicidad para el medio ambiente y la salud humana. Los sistemas TAOs son de alto interés frente a los sistemas de tratamiento convencional, los cuales llevan consigo problemas de la generación de productos intermediarios tóxicos, uso de alta cantidad de reactivos químicos, incompleta degradación del cianuro, y falta de control de pH tal que la degradación de cianuro puede ocurrir a través de la ruta de acidificación, donde a pH < 9,2 se tiene la aparición del volátil HCN, siendo este aún más tóxico que cianuro. Por lo que, se ha evaluado el sistema H2O2/UV-A con respecto al sistema fotocatalítico TiO2-atrano/UV-A en función de un regulador de pH, para luego establecer un sistema fotocatalítico combinado TAOS como resultado de la sinergia de los oxidantes de H2O2 y el fotocatalizador TiO2-Atrano, con alta eficiencia de degradación de cianuro y logrando bajos niveles de concentración de cianuro al término de la reacción (< 0,2 mg/L). El sistema H2O2/UV-A no es un método alternativo debido a que no se tiene el adecuado control de pH por lo que la degradación de cianuro sigue la ruta de oxidación y acidificación; así para [H2O2]:[CN-] 127,4, la eficiencia de degradación de cianuro del 78,1 % (2,2 mg/L CN- residual), con k de 0,0160 min-1 se alcanzó a pH 8,8; a diferencia del sistema controlado con carbonato de eficiencia de degradación del 95,4 % (0,5 mg/L CN- residual) y k de 0,0503 min-1. La degradación de cianuro en el sistema TAOs de TiO2-Atrano/UV-A transcurre enteramente a través de la ruta oxidativa (pH > 9,2) hasta mineralización completa, donde con la relación molar óptima [TiO2]:[CN-] 19,3 se alcanza alta eficiencia de degradación de cianuro del 93,9 % (0,6 mg/L CN- residual) y k de 0,0243 min-1 como resultado de las propiedades del TiO2-Atrano por la síntesis empleada; siendo un método de tratamiento confiable con posibilidad de emplear luz solar como fuente de energía. La alta eficiencia de degradación de cianuro en el sistema fotocatalítico combinado TAOs H2O2/TiO2-Atrano/UV-A, del 99,3 % (< 0,1 mg/L CN- residual) se ha alcanzado con el sistema [H2O2]:[TiO2] 9,2 (o H2O2 al 0,7 %) con k de 0,0402 min-1; este es superado por el sistema fotocatalítico combinado H2O2/TiO2-Atrano/Solar con una eficiencia de degradación del 99,9 % (< 0,1 mg/L CN- residual) con k de 0,0889 min-1. Por tanto, el sistema fotocatalítico combinado TAOs H2O2/TiO2-Atrano/Solar bajo la acción sinérgica de los oxidantes TiO2-Atrano y H2O2, con H2O2 como fuente del incremento de radicales hidroxilo y TiO2-Atrano por la generación de mayor cantidad de par electrón/hueco por la incidencia de una amplia banda de la región UV-A; representa un sistema con potencial aplicación en regiones de altitud como Bolivia por su alta radiación solar.