Elaboración y Caracterización de Electrodos Híbridos Polipirrol/Fe3o4 y su Aplicación en el Tratamiento de un Efluente Industrial Textil
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Date
2018-01-05
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Publisher
Universidad Católica de Santa María
Abstract
Los efluentes industriales textiles pueden conducir a un alto riesgo de contaminación cuando se disponen en canales naturales, por ello es de gran importancia su tratamiento. Actualmente, se están desarrollando técnicas derivadas de los Procesos de Oxidación Avanzada (POAs), llamados Procesos Electro-Fenton, los cuales son prometedores para el tratamiento de estos efluentes. Sin embargo, el desarrollo de nuevos electrodos con gran actividad catalítica para llevar a cabo la catálisis de •OH, el cual es capaz de oxidar contaminantes de manera no selectiva hasta su mineralización, es aún un desafío. Por ello, la presente investigación tiene como objetivo elaborar y caracterizar electrodos híbridos Polipirrol/Fe3O4 para el tratamiento de un efluente industrial textil mediante el proceso electro-Fenton. Las nanopartículas de Fe3O4 fueron obtenidas mediante síntesis electroquímica. Los estudios de caracterización se realizaron a través del análisis dispersión de luz dinámica (DLS), difracción de rayos X (XRD) y espectroscopía Mössbauer. Por otro lado, se elaboró electrodos mediante la polimerización de polipirrol (PPy) sobre fieltro de carbono mediante la técnicas potencioestáticas. Posteriormente, se continuó con la inmovilización de Fe3O4 en el electrodo generado. La caracterización física de los electrodos se realizó empleando técnicas como microscopía de barrido electrónico (SEM), espectroscopia de energía dispersiva (EDS), espectroscopía infraroja (IR) y por espectroscopía Mössbauer. La caracterización electroquímica se realizó por técnicas de voltamperometría cíclica (CV) y espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS), determinando así su área electroactiva, capacitancia y resistencia del material. El electrodo híbrido Ppy/Fe3O4 elaborado fue empleado no sólo como electrodo catódico, sino también como un soporte catalítico en un sistema electro-Fenton para la remoción del colorante Rojo reactivo 195. La optimización de esta respuesta fue llevada a cabo, evaluando factores de concentración de electrolito soporte, pH y voltaje. La eficiencia óptima se logró a 0.1 mg.L-1 de Na2SO4, pH 10 y 7 V, obteniendo un porcentaje de remoción del 99% en 180 min. Éste proceso es descrito por una cinética de primer orden, con un coeficiente de velocidad de reacción k de 0,046 min-1 y un coeficiente de correlación R2 de 0,999. En conclusión, el electrodo elaborado presenta actividad catalítica a amplios rangos de pH, dependiente del electrolito soporte. Además, su reutilización y estabilidad de estos electrodos hace que el proceso sea confiable. PALABRAS CLAVE: Electroquímica, Electro-Fenton, Polipirrol (PPy), Magnetita (Fe3O4), catálisis heterogénea.
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Keywords
Electroquímica, Electro-Fenton, Polipirrol (Ppy), Magnetita (Fe3O4), Catálisis Heterogénea