Fotocatálisis heterogénea para la degradación de la orto-nitroanilina y la meta-nitroanilina

• Autores: Sandra Marcela Gómez-González, Jonhy Roberto Rodríguez-Pérez, Nahury Yamile Castellanos-Blanco, Héctor Fabio Cortes-Hernández
• Localización: Revista de la Academia Colombiana de ciencias exactas, físicas y naturales, ISSN 0370-3908, Vol. 45, Nº. 174, 2021, págs. 300-312
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Heterogeneous photocatalysis for ortho- and meta-nitroaniline degradation
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    Resumen Las nitroanilinas son compuestos utilizados en pesticidas químicos, derivados de colorantes de tipo azoico, productos farmacéuticos y aditivos de combustibles, entre otros productos. El estudio del alcance de las aplicaciones de las nitroanilinas es un tema de importancia comercial e industrial, a pesar de que se ha encontrado que sus derivados, incluso en bajas concentraciones, generan una gran contaminación en los cuerpos de agua. En este sentido, el estudio de procesos y técnicas alternativas para la degradación de estos nitroderivados es un tema de interés, por lo que en este estudio se propone un proceso de degradación para los derivados de la orto-nitroanilina y la meta-nitroanilina mediante fotocatálisis heterogénea con dióxido de titanio (TiO2). Se diseñó y construyó un reactor prototipo a escala de laboratorio y se evaluó la cantidad de TiO2, el valor del pH y la concentración de oxidante (H2O2) para ambas nitroanilinas, lo que permitió determinar la cinética de la degradación, analizar la recuperación del catalizador, y encontrar las condiciones de degradación óptimas; se observó que la cantidad de peróxido y el valor de pH predominaron en el porcentaje de degradación. Por último, se obtuvo una mineralización del 93,5 y el 97,6 % de los isómeros de la orto-nitroanilina y la meta-nitroanilina, respectivamente, con un pseudo-orden cero para la degradación de ambos compuestos con base en el mecanismo de Langmuir-Hinshelwood.

  • English

    Abstract Nitroanilines are compounds widely used in chemical pesticides, derived from azo dyes, pharmaceutical products, and fuel additives, among others. The study and application of nitroanilines have been important from a commercial and industrial perspective; however, it has been found that the elimination of nitroaniline derivatives in water bodies at low concentrations generates high contamination. In this sense, the study of alternative techniques and processes for their degradation is important. In the present study, we proposed a process for the degradation of ortho- and meta-nitroaniline derivatives using heterogeneous catalysis with TiO2. We created a laboratory-scale prototype reactor and evaluated the amount of TiO2, the pH value, and the concentration of oxidant (H2O2) for both nitroanilines and we were able to determine the degradation kinetics, analyze the catalyst recovery, and establish the optimal degradation conditions. We found that the amount of peroxide and pH value account for the highest percentage of degradation. Finally, we obtained the mineralization of 93.5% and 97.6% for the ortho- and meta-nitroaniline isomers, respectively, with a pseudo-zero-order reaction for the degradation of both compounds based on the Langmuir-Hinshelwood mechanism.