Decoloración de azul de metileno a pH neutro mediante reacciones photo-Fenton-like usando óxidos de hierro sintetizados y minerales de yacimientos naturales

Abstract

Se evaluaron óxidos sintetizados (Fe3O4, α-Fe2O3 y a-FeOOH) y del yacimiento Huaricolca (CP-01, CI-02 y CS-01) en la decoloración de azul de metileno (AM) a pH neutro mediante reacciones photo-Fenton-like empleando lámparas UV-LED y de Xe. Las caracterizaciones fueron mediante difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopía de energía dispersada (EDS), espectroscopía Raman, espectroscopía infrarroja (IR), fisisorción de N2, espectroscopía de reflectancia difusa (DRS) y dispersión dinámica de la luz (DLS). Fe3O4 y α-Fe2O3 presentan alta cristalinidad con áreas superficiales (SBET) de 91.7 y 10.7 m2 g−1, respectivamente. a-FeOOH presenta estructura amorfa y mayor SBET (119.4 m2 g−1). CS-01 y CP-01 tienen 42.81% y 46.69% de Fe con 28.65 y 22.64 m2 g−1 de SBET, respectivamente. CI-02 presenta alta cristalinidad y mayor contenido de Si (34.35%). La cuantificación de AM fue mediante espectrofotometría UV-Vis. Usando 1.25 g L-1 de catalizador, 0.65 mol L-1 de H2O2 y 25 mg L-1 AM, Fe3O4, CI-02 y α-Fe2O3 señalan mayores capacidades de adsorción (qe: 14.79, 6.75 y 3.68 mg g-1, respectivamente) y menores constantes cinéticas (k1: 5.31, 10.79 y 6.89 × 10-3 min-1, respectivamente). Mientras que, a-FeOOH, CP-01 y CS-01 con qe menores a 3 mg g-1 lograron k1 mayores (13.01, 11.49 y 11.68 × 10-3, respectivamente) por presencia de FeOOH y pares electrón-hueco. En el reúso, a-FeOOH y CP-01 indican mejores estabilidades catalíticas. Además, CS-01 logra k1 mejores con 0.34 mol L-1 de H2O2 (11.74 × 10-3 min-1) y 0.625 g L-1 de mineral (15.11 × 10-3 min-1).

Synthesized oxides (Fe3O4, α-Fe2O3 and a-FeOOH) and from the Huaricolca deposit (CP-01, CI-02 and CS-01) were evaluated in the decolorization of methylene blue (AM) at neutral pH by photo-Fenton-like reactions using UV-LED and Xe lamps. Characterizations were by X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersed Spectroscopy (EDS), Raman Spectroscopy, Infrared Spectroscopy (IR), N2 Physisorption, Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS) and Dynamic Light Scattering (DLS). Fe3O4 and α-Fe2O3 present high crystallinity with surface areas (SBET) of 91.7 and 10.7 m2 g−1, respectively. a-FeOOH presents an amorphous structure and higher SBET (119.4 m2 g−1). CS-01 and CP-01 have 42.81% and 46.69% Fe with 28.65 and 22.64 m2 g−1 of SBET, respectively. CI-02 presents high crystallinity and higher Si content (34.35%). MB quantification was by UV-Vis spectrophotometry. Using 1.25 g L-1 of catalyst, 0.65 mol L-1 of H2O2 and 25 mg L-1 MB, Fe3O4, CI-02 and α-Fe2O3 show higher adsorption capacities (qe: 14.79, 6.75 and 3.68 mg g-1, respectively) and lower kinetic constants (k1: 5.31, 10.79 and 6.89 × 10-3 min-1, respectively). While a-FeOOH, CP-01 and CS-01 with qe less than 3 mg g-1, achieved higher k1 (13.01, 11.49 and 11.68 × 10-3 min-1, respectively) due to the presence of FeOOH and electron-hole pairs. In reuse, a-FeOOH and CP-01 indicate better catalytic stabilities. In addition, CS-01 achieves k1 best with 0.34 mol L-1 of H2O2 (11.74 × 10-3 min-1) and 0.625 g L-1 of CS-01 (15.11 × 10-3 min-1).