universidad autÓnoma de nuevo leÓn facultad de ciencias...

UANLFacultad de Ciencias QuímicasUNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN

Grupo de materiales fotocatalGrupo de materiales fotocatalííticos y procesos fototicos y procesos foto--electroquelectroquíímicos para micos para el tratamiento de contaminantes en agua.el tratamiento de contaminantes en agua.

Dra. Dra. MaMa. . AracelyAracely HernHernáández Ramndez Ramíírez rez -- Dr. Dr. J.MJ.M. Peralta. Peralta--HernHernáándezndez

X Congreso Regional de QFBX Congreso Regional de QFB

San NicolSan Nicoláás de los Garza NL, Abril de 2008s de los Garza NL, Abril de 2008

IntroducciIntroduccióón.n.

Agua Salada 97.5%

1,365, 000, 000Km3

Agua Dulce 2.5%

35, 000, 000Km3

0.3% Lagos y ríos

30.8% Agua subterránea

68.9% Glaciares y capas de nieve eternas

Agua Salada 97.5%

1,365, 000, 000Km3

Agua Salada 97.5%

1,365, 000, 000Km3

Agua Dulce 2.5%

35, 000, 000Km3

Agua Dulce 2.5%

35, 000, 000Km3

Agua Dulce 2.5%

35, 000, 000Km3

0.3% Lagos y ríos0.3% Lagos y ríos

30.8% Agua subterránea30.8% Agua subterránea

68.9% Glaciares y capas de nieve eternas

D. Robert and S. Malato. Sci. Total Environ. 291 (2002) 85.

El Salvador registra 500 muertes de niños por diarrea al año y dos millones de casos tanto por la contaminación del agua como por falta de higiene, reveló un informe del Banco Mundial (BM).

www.neboint.org Thursday June 28 2007

En el mundo.En el mundo.

Debido a la contaminación de los recursos hídricos y del cambio climático, se prevé una escasez crítica para los años venideros.

http://www.wwf.org/; http://www.greenpeace.org/international/; http://www.nodo50.org/

En MEn Mééxico.xico.

Aun suficiente para las necesidades del país, pero mal distribuida, el agua ha sido declarada asunto de seguridad nacional, lo que se ha traducido en mayor investigación para cuidarla y mejorar su calidad.

Grupo Reforma, Julio 08 de 2002

Alternativas de tratamiento del agua.Alternativas de tratamiento del agua.

Sistemas Biológicos.

J.M. Peralta-Hernández et al. 2005. Fenton and electrochemical approaches for water purification Technologies. In: Palomar, M. (Ed.), Applications of Analytical Chemistry in Environmental Research. Research Signpost, Trivandrum, Kerala, India. pp. 101-130.

El proceso de oxidaciEl proceso de oxidacióón en el cual se generan radicales libres n en el cual se generan radicales libres hidroxilo (hidroxilo (••OHOH) en cantidad suficiente, haciendo uso de diferentes ) en cantidad suficiente, haciendo uso de diferentes sistemas de reaccisistemas de reaccióón para efectuar la destruccin para efectuar la destruccióón de compuestos n de compuestos ttóóxicos presentes en efluentes acuosos.xicos presentes en efluentes acuosos.

Procesos avanzados de oxidaciProcesos avanzados de oxidacióón.n.

H2O2/Fe2+

H2O2/Fe2+/UV

H2O2/UVFotocatálisis

UV/TiO2/H2O2

Electroquímica

•OH

J.M. Peralta-Hernández et al. Aplicación de procesos electroquímicos de oxidación avanzada para la degradación de compuestos orgánicos en efluentes acuosos. Editorial CIEMAT, ISBN: 978-84-7834-564-9

Principales PAO empleados en el tratamiento de contaminantes en Principales PAO empleados en el tratamiento de contaminantes en agua.agua.

Potenciales de oxidación de varios oxidantes en agua.

Oxidante Potencial de oxidación (V)

•OH

O(1D)

O3

H2O2

Ión Permanganato

Cloro

O2

2.80

2.42

2.07

1.77

1.67

1.36

1.23

Potenciales de oxidación de varios oxidantes en agua.

Oxidante Potencial de oxidación (V)

•OH

O(1D)

O3

H2O2

Ión Permanganato

Cloro

O2

2.80

2.42

2.07

1.77

1.67

1.36

1.23

Potenciales de oxidación de los oxidantes más comunes para tratamiento de agua.

C. P. Huang, C. Dong and Z. Tang. Waste Management. 13 (1993) 361.

TTóópicos de investigacipicos de investigacióónn..

GMF y PFEQGMF y PFEQ

SSííntesis, caracterizacintesis, caracterizacióón y aplicacin y aplicacióón de n de

materiales fotocatalmateriales fotocatalííticos.ticos.

FotocatFotocatáálisis.lisis.

Acoplamiento de distintos Procesos Acoplamiento de distintos Procesos

Avanzados de OxidaciAvanzados de Oxidacióón.n.

ElectroquElectroquíímica ambiental.mica ambiental.

GeneraciGeneracióón electroqun electroquíímica del imica del ióón ferrato n ferrato [Fe (VI)].[Fe (VI)].

EvaluaciEvaluacióón de los procesos n de los procesos fotocatalfotocatalííticos y ticos y

electroquelectroquíímicos.micos.

BiomaterialesBiomateriales((encapsulamientoencapsulamiento de de ffáármacos, vrmacos, víía sola sol--gelgel))

Trabajos del grupo.Trabajos del grupo.

DegradaciDegradacióón de Azul de Metileno mediante sistema Fenton y foton de Azul de Metileno mediante sistema Fenton y foto--Fenton.Fenton.

Degradación de 50 mg/L de (AM) en 0.5 L de disolución, a) Sf-F con 2.0x10-3 M de Fe2+ y 8.0x10-3 M de H2O2, b) SF con 2.0x10-3 M de Fe2+ y 8.0x10-3 M de H2O2.

Degradación de 50 mg/L de (AM) en 0.5 L de disolución, a) Sf-F con 1.55 x10-3 M de Fe2+ y 8.0x10-3 M de H2O2, b) SF con 1.55 x10-3 M de Fe2+ y 8.0x10-3 M de H2O2.

FotocatFotocatáálisis.lisis.

DegradaciDegradacióón de cianuro (CNn de cianuro (CN--) y reducci) y reduccióón de cromo (VI)n de cromo (VI)

Curvas de degradación de CN- con Vis.

FotocatFotocatáálisis.lisis.

DegradaciDegradacióón de n de CrCr..

Curvas de reducción de Cr+3 con Vis.

FotocatFotocatáálisis.lisis.

DegradaciDegradacióón de Azul de Metilenon de Azul de Metileno..

0 50 100 150 200 250 300 3500.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0C

/Co

Tiempo (min)

ZnCu1 + Luz Vis ZnCu1 + Luz UV ZnCu1 sin luz ZnCu5 + Luz Vis ZnCu5 + Luz UV ZnCU5 sin luz Luz UV

Gráfica de concentración vs tiempo de la degradación de azul de metileno con los fotocatalizadores ZnO-PcCu utilizando luz UV y Vis.

FotocatFotocatáálisis.lisis.

0 100 200 3000.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

ZnFe5 + Luz Vis ZnFe5 + Luz UV ZnFe5 sin luz ZnFe1 + Luz Vis ZnFe1 + Luz UV ZnFe1 sin luz

C/C

o

Tiempo (min)

Gráfica de concentración vs tiempo de la degradación de azul de metileno con fotocatalizadores ZnO-Fe2O3 y blancos correspondientes.

FotocatFotocatáálisis.lisis.

DegradaciDegradacióón de Fenol, 2n de Fenol, 2--ClorofenolClorofenol y 2, 4, 6y 2, 4, 6--TriclorofenolTriclorofenol mediante mediante TiOTiO22..

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260

Tiempo (min)

C/C

o

Fenol2-CF2,4-DMF2,4-DCF

Gráfica de concentración vs tiempo de la degradación de varios compuestos fenólicos con el TiO2.

Electro-generación de Fe (VI)

- +R

Celda electroquímica desarrollada para la electro-generación de Fe(VI) sobre electrodos de diamante boro dopado (DBD). ET: DBD, CE: Pt, ER: Ag/AgCl, ES: HClO4 0.1 M.

Electro-generación de Fe (VI)

Voltametría Cíclica de FeSO4 6 mM en HClO4 0.1 M, y diferentes velocidades de barrido: a) HClO4, b) 10 , mV s-1, c) 50 mV s-1 , d)100 mV s-1, e) 250mV s-1, f) 500 mV s-1.

3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0

0.015

0.010

0.005

0.000

fedcba

I (A

/cm

2 )

E (V vs. Ag/AgCl)

AI

AII

CI

AI/CI: Fe3+/Fe2+

AII: Fe3+/Fe6+

Electro-generación de Fe (VI)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

e

d

c

b

a

AY

-36

(C/C

o)

t (min)

a EOPb FeSO412 mMc FeSO4 6 mMd FeSO4 3 mMe FeSO4 1 mM

Efecto de la concentración de FeSO4 en la formación de Fe (VI) para llevar acabo la decoloración de 40 ppm de Amarillo ácido 36 en 0.1 M HClO4 aplicando un Ea de 2.5 V vs Ag/AgCl.

FarmaciaFarmacia

SiOSiO22--PiroxicamPiroxicam FTIR SPECTRAFTIR SPECTRA

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

CO

-NHNH *

Si- O

-O-S

i- O

-

Si- O

H

O-Si-O

O-H

% T

rans

mita

nce

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

CO

-NHNH *

Si- O

-O-S

i- O

-

Si- O

H

O-Si-O

O-H

A) pH = 3, 1:8

B) pH = 3, 1:6

C) pH = 5, 1:8

D) pH = 5, 1:6

Wavenumber (cm-1)

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

CO

-NHNH *

Si- O

-O-S

i- O

-

Si- O

H

O-Si-O

O-H

% T

rans

mita

nce

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

CO

-NHNH *

Si- O

-O-S

i- O

-

Si- O

H

O-Si-O

O-HO-H

*1,2-disustituted benzene

A) pH = 3, 1:8

B) pH = 3, 1:6

C) pH = 5, 1:8

D) pH = 5, 1:6

Wavenumber (cm-1)

FarmaciaFarmacia

SiOSiO22 pHpH 5 TEOS/5 TEOS/waterwater 1:61:6 SiOSiO22--PiroxicamPiroxicam

pH 5, 1:6

Grupo de trabajo.Grupo de trabajo.

Investigadores:Dra. Aracely Hernández Ramírez

Dr. Juan Manuel Peralta Hernández.Colaboradores:

Dr. Erick. R. Bandala González (UDLA-Puebla)Dr. Marco Antonio Quiroz Alfaro (UDLA-Puebla)

Dr. Enrique Sánchez (BUAP-Puebla)Dr. Manuel I. Maldonado (PSA-España)

Estudiantes:Marina Chávez Aguirre

Ma. de Lourdes Maya TreviñoRoberto R. Salinas GuzmánMa. Raquel Cruz de León

David Melgoza de la FuenteMinerva Villanueva RodríguezRubén Gutiérrez Hernández

Investigadores:Dra. Aracely Hernández Ramírez

M.E.S. Patricia Esquivel F.Dra. Lucía G. Cantú C.

Dr. Juan Manuel Peralta Hernández.Colaboradores:

Dra. Salomé de la ParraEstudiantes

Natalia V. OrtizAbelardo Aldaba Rodríguez

AmbientalAmbiental FarmaciaFarmacia

Gracias !!!!!!Gracias !!!!!!

Dra. Dra. MaMa. . AracelyAracely HernHernáández Ramndez Ramíírez rez -- Dr. Dr. J.MJ.M. Peralta Hern. Peralta Hernáández.ndez.

Facultad de Ciencias QuFacultad de Ciencias Quíímicas, UANL.micas, UANL.LabLab. de v. de víía a humedahumeda y soly sol--gelgel,,

Pedro de Alba s/n, Pedro de Alba s/n, CdCd. Universitaria.. Universitaria.San San NicolasNicolas de los Garza, NL. de los Garza, NL. C.PC.P.66400.66400

TelTel. (81)83294010, ext. 6288 y 6363.. (81)83294010, ext. 6288 y 6363.ahernandez@fcq.uqnl.mxahernandez@fcq.uqnl.mx

jperalta@fcq.uanl.mxjperalta@fcq.uanl.mx