Caracterización y modelación molecular de la fotodegradación catalítica con TiO2 del Clorobenceno

Abstract

RESUMEN: La contaminación del aire es uno de los problemas ambientales más graves, ocasionadas no sólo por las emisiones de gases de los automotores, sino, también, por la emisión de enormes cantidades de productos residuales, potencialmente nocivos, emanados, principalmente, de industrias e incineradores. Los compuestos orgánicos volátiles son considerados como unas de los contaminantes antropogénicos más importantes generados y liberados en áreas urbanas e industriales. La detección de hidrocarburos clorados, como el clorobenceno, en el ambiente, ha sido objeto de estudio, debido a los graves problemas potenciales producidos como precursor de dioxinas y furanos. El proceso de fotodegradación produce la mineralización de contaminantes, convirtiéndose en sustancias ambientalmente menos nocivas, tales como el dióxido de carbono, CO2; ácido clorhídrico, HCl y agua (figura 1). Clorobenceno en fase gas, presente en una corriente de aire, fue degradado en continuo en un fotorreactor irradiado con lámparas UV-A (radiación principal a 365 nm). El fotocatalizador fue soportado en forma de películas de TiO2-SiO2 sobre tubos de vidrio borosilicato, la matriz de sílice se sintetizó, por el método sol-gel, usando tetraetilortosilicato, agua e isopropanol en medio ácido, luego el TiO2 se dispersó en la sílice a altas velocidades e inmediatamente los tubos fueron sumergidos a velocidad controlada en la suspensión. Los materiales soportados fueron caracterizados por medio de FTIR, UV-vis, SEM y TG. Se alcanzó una degradación del 68% de clorobenceno en pruebas fotocatalíticas realizadas a temperatura ambiente y 0.84 atm.

ABSTRACT: Air pollution is one of the most serious environmental problems caused not only from vehicular traffic but also from incinerators and industry emissions. This is to the launching of potentially injurious residual products in the ecosystems. In consequence, the volatile organic compounds are considered as one of the more important anthropogenic polluting agents generated in the urban and industrial areas. Chlorinated hydrocarbons, like the chlorobenzene, can produce compounds like dioxins and furans, so their effects on human health and the environment have been object of study in many investigations. The photode- gradation process produces the mineralization of many polluting agents which become in less injurious substances, such as carbon dioxide, CO2; hydrochloric acid, HCl and water, Figure 1. Chlorobenzene in gaseous phase, diluted in air, was degraded in a continuous photorreactor, irradiated with UV lamps (main radiation to 365 nm). The photocatalyst was supported on borosilicate glass tubes, as TiO2 -SiO2 films. The silica matrix was synthesized by the Sol-Gel method using tetraethyl orthosilicate, water and propan 2-ol, in acidic medium. Then, the TiO2 was dispersed in the silica at high velocities and the tubes were submerged at speed controlled in the suspension. The supported materials were characterized by FTIR, UV-Vis, SEM and TGA. Chlorobenzene degradation reached 68% in photocatalytic tests carried out to room temperature and 0.84 atm.