Nanopartículas catalíticas sintetizadas por el método redox para la oxidación de fenol en aguas contaminadas.

Abstract

La mayor preocupación sobre la calidad del agua radica en la presencia potencial de contaminantes químicos; esta calidad ha sido un factor determinante del bienestar ambiental. Entre los contaminantes presentes en los cuerpos de aguas se pueden encontrar los compuestos orgánicos, procedentes principalmente de fuentes industriales, agrícolas y de los desechos urbanos (Manahan, 2007). Dentro de estos compuestos que se caracterizan por su persistencia en el medio y difícil biodegradabilidad, particularidades que los hacen tóxicos y contaminantes, se encuentran los fenoles. Por sus diversas aplicaciones han sido de interés para la industria, aumentando el riesgo de dispersión en el ambiente. Para la eliminación de dichos compuestos se han desarrollado los Procesos de Oxidación Avanzada (POA), llamados usualmente métodos alternativos avanzados; esta tecnología se basa en la alta capacidad oxidante a través de una especie radical (OH·) llegando a mineralizar totalmente a CO2 y agua, principalmente. La Oxidación Catalítica por Vía Húmeda (OCVH) es sin duda uno de los POA que, con la presencia de un catalizador con características adecuadas, minimiza las condiciones de operación haciendo de éste, un proceso económicamente rentable (Li et al., 2008), asimismo único como técnica viable de tratamiento para efluentes que contienen materiales no biodegradables, tóxicos y refractarios (Ray, Chen, Wang y Pehkonen, 2008). La eficiente OCVH radica en la correcta selección de catalizadores y técnicas de preparación, cuyo aporte al proceso sean los objetivos antes definidos. Muchos han sido los catalizadores sintetizados a partir de metales nobles, óxidos metálicos y óxidos mixtos, con alta actividad y estabilidad; y probados en la oxidación de compuestos modelos o incluso aguas residuales reales (Lafaye, Barbier y Duprez, 2015; Espinosa et al., 2015; Yang, Besson y Descorme, 2015). No obstante, puede ocurrir la disminución gradual en condiciones de reacción de la actividad catalítica del material, lo cual puede evitarse mediante la preparación de catalizadores bimetálicos nanoestructurados, modificando las propiedades de la nanopartícula, determinada principalmente por su tamaño, forma, composición, cristalinidad y estructura (Sun. y Xia, 2002), generando así nuevas propiedades catalíticas, electrónicas y ópticas. El oro ha mostrado buenas propiedades catalíticas a escala nanométrica (Stephen, 2012), siendo de mucho interés debido al número y tipo de reacciones de importancia ambiental que pueden ser catalizadas, tales como las reacciones de oxidación total a temperaturas bajas y ambiente. La plata al igual que el oro puede catalizar gran variedad de reacciones con la ventaja del bajo costo frente a los ya conocidos y probados catalizadores (Gang et al, 2003). En este trabajo se busca una interesante y eficiente alternativa de oxidación catalítica por vía húmeda de fenol, con catalizadores bimetálicos nanoestructurados de Au-Ag soportados en óxidos mixtos (ZrO2-CeO2), sintetizados por el método Redox, aplicando un diseño experimental que evalué las mejores condiciones de operación, reduciéndolas significativamente y mejorando la economía del proceso.