Photocatalytic treatment based on TiO2 for a coal mining drainage

• Julie Joseane Murcia Mesa ^[1] ; Ceidy Geraldine Patiño Castillo ^[1] ; Hugo Alfonso Rojas Sarmiento ^[1] ; José Antonio Navío Santos ^[2] ; María del Carmen Hidalgo López ^[2] ; Alberto Angel Botero ^[1]
  1. [1] Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia

     Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia

     Colombia

     
  2. [2] Universidad de Sevilla

     Universidad de Sevilla

     Sevilla, España

     
• Localización: Revista Facultad de Ingeniería: Universidad de Antioquia, ISSN-e 2422-2844, ISSN 0120-6230, Nº. 107, 2023, págs. 88-101
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Tratamiento fotocatalítico basado en TiO2 para un drenaje de minería de carbón
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• Resumen
  • español

    El objetivo del presente trabajo fue evaluar la efectividad de la fotocatálisis heterogénea basada en TiO₂ en el tratamiento de un drenaje de la minería de carbón, contaminado con una variedad de metales pesados y altas concentraciones de sulfatos y sulfuros. Se analizó el comportamiento fotocatalítico de la referencia comercial (Sigma Aldrich) y de los distintos materiales sintetizados por la metodología Sol–gel, con modificaciones en superficie por procesos de sulfatación y fluorización. Para hallar una posible correlación entre las propiedades físicoquímicas de los fotocatalizadores y su comportamiento, se realizó una amplia caracterización usando técnicas de análisis instrumental como Difracción de rayos X (DRX), Fluorescencia de rayos X (FRX), Espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FT–IR), Espectrofotometría UV–Vis de reflectancia Difusa (UV–Vis DRS), Fisisorción de N2, Espectroscopia fotoelectrónica de rayos X y granulometría. En general se encontró que la modificación del TiO2 preparado en el laboratorio por sulfatación y fluorización permitió el control exitoso de las propiedades físicoquímicas de este óxido. Sin embargo, el TiO2 comercial presentó la mayor efectividad en la remoción de metales como: Fe, Cu, Cr y As, todo ello empleando un máximo de 1 hora de reacción fotocatalítica, bajo flujo continuo de nitrógeno y una intensidad de luz de 120 W/m2.

  • English

    The aim of the present work was to evaluate the effectiveness of a heterogeneous photocatalyst based on TiO2 in the treatment of coal mining drainage which contains a variety of heavy metals and high concentration sulfates and sulfides. The photocatalytic behavior of the commercial reference Sigma Aldrich and the different materials synthesized using the Sol-gel methodology with surface modifications using sulfation and fluorination processes were analyzed. To find a possible correlation between the physicochemical properties of photocatalysts and their behavior, a characterization was carried out using X-Ray Diffraction (XRD), X-Ray Fluorescence spectrometry (XRF), Fourier transform infrared spectroscopy (FT–IR), UV–Vis diffuse reflectance Spectra (UV-Vis DRS), N2 physisorption, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and particle size analysis. Results indicated that the modification of the TiO₂ prepared in the laboratory using sulfation and fluorination allowed the successful control of the physicochemical properties of this oxide. However, commercial TiO2 showed the greatest effectiveness in removing metals such as: Fe, Cu, Cr, and As after a photocatalytic reaction for a maximum of 1 hour under continuous nitrogen flow and a light intensity of 120 W/m2.