Procesos de oxidación avanzada
La fotocatálisis[1] es una reacción fotoquímica que involucra la absorción de luz ultravioleta y un catalizador como material semiconductor.
Durante este proceso se presentan reacciones de oxidación y reducción.
Mediante esta tecnología se generan oxidantes como el ion hidroxilo que, en medio acuoso, reaccionan con los contaminantes orgánicos degradándolos a dióxido de carbono, agua (CO2> + H2O) y otras sales.
El TiO2 es el semiconductor más usado en fotocatálisis, debido a que es química y biológicamente inerte, no es tóxico, es estable a corrosión fotoquímica y química, es abundante y económico, además posee un gap de energía de 3.2 eV que puede ser excitado con luz UV de λ < 387 nm, la cual puede ser aportada por la luz solar.
El TiO2 se encuentra en tres formas cristalinas: brookita, rutilo y anatasa, siendo las dos últimas las más efectivas en tratamientos de aguas residuales.
La anatasa es termodinámicamente menos estable que el rutilo, sin embargo, posee mayor área superficial y alta densidad superficial de sitios activos para la adsorción y la catálisis.
Tanto el electrón promovido como el hueco pueden participar en reacciones redox con diversas especies químicas debido a que el hueco es fuertemente oxidante y el electrón en la banda de conducción es moderadamente reductor.
[3] El oxígeno es necesario para la mineralización completa del contaminante y no debe competir con las otras especies durante la adsorción sobre el catalizador.
Es una reacción llamada así por su descubridor en 1894, Henry John Horstman Fenton (1854-1929), ingeniero químico británico.
Las reacciones en camino de la producción de radicales OH• electroquímicamente se puede representar con las reacciones dadas a continuación: Fe3+ + e-→ Fe2+ (1) O2 + 2e- + 2H+ → H2O2 (2) Fe2+ + H2O2 + hv → Fe3+ + OH• + OH- (3) •OH es un agente oxidante no selectivo, muy potente que reacciona con compuestos orgánicos hasta que se consigue su mineralización (conversión en iones de CO2 e inorgánicos).
Este sistema ha sido utilizado con éxito en la hidroxilación de algunos compuestos orgánicos.
Tales sustancias son, entre otras, el reactivo fenton y el dióxido de titanio.
