Tratamiento de aguas contaminadas con colorantes mediante fotocatálisis con TiO 2 usando luz artificial y solar

• Autores: Lis Manrique Losada, Erika Jasbleidy Laguna Castillo, Ederson Ardnet Osorio Restrepo, Efraím Adolfo Serna Galvis, Ricardo Antonio Torres Palma
• Localización: Producción + Limpia, ISSN-e 1909-0455, Vol. 12, Nº. 2, 2017, págs. 50-60
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Tratamento de água contaminada com corantes por fotocatálise com TiO2 usando luz artificial e solar
  • Treatment of dye-polluted waters by TiO2-photocatalysis using artificial and solar light
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• Resumen
  • español

    Introducción. Las aguas residuales coloreadas son mezclas complejas que contienen sustancias recalcitrantes difíciles de oxidar por métodos convencionales. La fotocatálisis con TiO2 en suspensión ha demostrado ser eficiente en la oxidación de sustancias por medio de fotoactivación del catalizador con luz artificial. El uso de la luz solar en el proceso reduce los costos de operación en una aplicación a escala real de estos residuos. Objetivo. Evaluar el tratamiento de una mezcla de colorantes azoicos por fotocatálisis con TiO2 en suspensión, utilizando luz solar y artificial. Materiales y métodos. Se evaluó un reactor anular con iluminación artificial aplicando un diseño experimental Box-Behnken, variando las concentraciones de colorantes, TiO2 y H2C2 Con los resultados del primer sistema, la degradación del residuo modelo se llevó a cabo en un reactor tipo batch usando luz solar. Resultados. El sistema con luz artificial mostró que la concentración de colorantes y de TiO2 fueron los factores que influyeron significativamente sobre la remoción del color y la DQO; el diseño también permitió establecer expresiones matemáticas para la decoloración y la oxidación de la materia orgánica. El sistema con luz solar, después de 3 horas de tratamiento, removió 100% del color y 80% de la DQO. El seguimiento a los espectros UV-Vis durante el proceso evidenció posible formación de ácidos carboxílicos y posterior mineralización. Conclusiones. La fotocatálisis con TiO2 y luz solar demostró la capacidad degradativa del sistema foto-catalítico para la remediación de las aguas cargadas con mezclas de colorantes azoicos.

  • português

    Introdução. As águas residuais coloridas são misturas complexas que contêm substâncias recalcitrantes difíceis para oxidar por métodos convencionais. A fotocatálise com TiO2 em suspensão mostrou-se eficiente na oxidação de substâncias por fotoativação do catalisador com luz artificial. O uso da luz solar no processo reduz os custos operacionais em uma aplicação em larga escala destes resíduos. Objetivo. Avaliar o tratamento de uma mistura de corantes azo por fotocatálise com TiO2 em suspensão, usando luz solar e artificial. Materiais e métodos. Se avaliou um reator anelar com iluminação artificial, aplicando um desenho experimental Box-Behnken, variando as concentrações de corantes, TiO2 e H2O2. Com os resultados do primeiro sistema a degradação do resíduo modelo foi levada a cabo num reator tipo lote usando luz solar. Resultados. O sistema de luz artificial mostrou que a concentração de corante eTiQ2 foram os fatores que influenciam significativamente a remoção da cor e DQO; A modelagem permitiu estabelecer expressões matemáticas para a degradação e remoção da DQO. O sistema com luz solar, após 3 horas de tratamento fez remoção do 100% da cor e 80% da DQO. O acompanhamento do espectro UV-Vis durante o processo, mostra a possível formação de ácidos carboxílicos e mineralização subsequente. Conclusões. A fotocatálise com TiO2 e luz solar mostrou a capacidade de degradação que tem o sistema fotocatalítico para a remediação das águas poluídas com misturas de corantes azo.

  • English

    Introduction. Colored wastewater is a complex mixture containing recalcitrant substances that are difficult to oxidize by conventional methods. Photocatalysis with suspended TiO2 has been shown to be efficient in the oxidation of substances by photoactivation of catalyst with artificial light.The use of sunlight in the process reduces operation costs in a full scale application of this wastewater. Objective. Evaluate the treatment of a mixture of azoic dyes by photocatalysis with TiO2 suspensions using solar and artificial light. Materials and methods. An annular reactor with artificial light was tested, and an experimental design was applied to evaluate the effect of dyes, TiO2 and H2O2 concentrations. Under such favorable conditions, the dyes mixture was degraded using natural solar light and a batch reactor. Results. The artificial light system showed that dyes and TiO2 concentrations were the factors that significantly influenced on color and chemical oxygen demand (COD) removals. Favorable operational conditions and model equations for color and COD diminutions were established from the experimental design. The system with sunlight removed 100% of color and 80% of COD after 3h of treatment. UV-vis spectrum of dyes mixture was studied during the process and this showed possible formation of carboxylic acids and subsequent mineralization. Conclusion. Photocatalysis with TiO2 and sunlight showed the degradative capacity of the photocatalytic process for remediation of waters charged with mixtures of azoic dyes.