Effect of pH and temperature on photocatalytic oxidation of methyl orange using black sand as photocatalyst

Abstract

Los colorantes azo son considerados compuestos peligrosos para el medio ambiente y la salud humana. Uno de estos compuestos es el naranja de metilo el cual ha sido ampliamente utilizado en industrias textiles, de cuero y otras industrias químicas. La degradación de este compuesto se ha convertido en un reto mediante tratamientos convencionales. Algunos procesos de oxidación avanzada como la fotocatálisis heterogénea, la sonólisis, la radiólisis, etc., constituyen una alternativa para la mineralización de compuestos orgánicos gracias a la generación in-situ de un radical altamente oxidante (OH•). En la actualidad, un gran número de investigaciones han tratado de modificar el TiO2 con metales para mejorar la degradación de contaminantes peligrosos como los colorantes azo. En este estudio se utilizó arena negra como una alternativa de fotocatalizador para evaluar el efecto del pH (2,0, 5,8 y 8,0) y la temperatura (20, 25, 30 y 35 °C) en el proceso de oxidación fotocatalítica del naranja de metilo. Debido a las características del mineral, se aplicaron diferentes campos magnéticos para obtener fracciones que fueron utilizadas como semiconductor, de las cuales se utilizó la que exhibió mejores condiciones para la degradación del colorante. Los resultados experimentales permitieron determinar que la oxidación fotocatalítica de naranja de metilo presentó una mayor eficiencia con un pH 2.0 y a 30°C, con un porcentaje de degradación de 96.93 %. La reacción observada describió una cinética de pseudo primer orden y mediante la ecuación de Arrhenius se determinó el coeficiente cinético a diferentes temperaturas. El coeficiente pre exponencial de la ecuación fue de 374782115,1 y la energía de activación fue de -58104,4 J mol-1 K-1.