Degradación fotocatalítica de 2,4-D mediante vanadato de bismuto irradiado con luz visible

Abstract

RESUMEN: En este trabajo se estudió la degradación foto-catalítica de 2,4-D empleando vanadato de bismuto irradiado con luz visible, empleando un reactor de vidrio bajo agitación constante y burbujeo de aire atmosférico, como fuente de luz se empleó una lámpara de Led’s azules comerciales de bajo costo y consumo, se dio seguimiento a la concentración del herbicida así como a la de algunos de los subproductos de reacción mediante cromatografía HPLC.

Se realizó un estudio comparativo evaluando el desempeño foto-catalítico de catalizadores basados en BiVO4 sintetizados por co-precpitación y tratamiento hidrotérmico con y sin nano-partículas de plata foto-depositadas en la superficie de los mismos a diferentes relaciones Ag/BiVO4. Se estudió también el efecto de parámetros de reacción como la carga de catalizador y la concentración inicial de 2,4-D. Se analizó la estabilidad del catalizador realizando ciclos consecutivos de reacción, recuperación y lavado del catalizador, analizando el grado de mineralización alcanzado así como la concentración de los subproductos al final de la reacción.

Finalmente se determinaron las principales especies activas en el sistema, inhibiendo el efecto de los radicales hidroxilo y de los huecos foto-generados en la superficie del catalizador, utilizando iso-propanol y EDTA-2Na respectivamente.

Se logró hasta un 97% de degradación empleando un catalizador de BiVO4 obtenido por tratamiento hidrotérmico con partículas de plata foto-depositadas en una relación en peso de 1% Ag/BiVO4, con una concentración inicial de 2,4-D de 8 mg/L, tras 240 min de irradiación con luz visible, y un flujo constante de 40 mL/min de aire atmosférico. ABSTRACT: The photo-catalytic degradation of 2,4-D with bismuth vanadate under visible-light irradiation was studied. A glass reactor, with constant bubbling of air and under constant stirring was used with an inexpensive cylindrical lamp equipped with 64 blue-light low consumption commercial Led’s as light source for the catalytic reaction. Concentration of 2,4-D and its degradation byproducts was measured with high performance liquid Chromatography.

Comparison was made among different catalysts synthesized by co-precipitation and hydrothermal method, both, with and without silver nano-particles photo-deposited on the surface of the semiconductors at different Ag/BiVO4 mass ratios. The effect of reaction parameters such as catalyst load and initial 2,4-D concentration was studied as well as the stability of the obtained catalyst carrying out reaction consecutive cycles, the degree of mineralization and the concentration of 2,4-D and the main by products were measured at the end of each cycle.

Finally, the main active species in the system were determined using iso-propanol and EDTA-2Na as hydroxyl radical and photo-induced holes scavengers respectively.

After 240 min of reaction 97% of 2,4-D degradation was reached with a catalyst of BiVO4 obtained by hydrothermal method with photo-deposited silver nano-particles at 1% mass ratio Ag/BiVO4, with a starting solution of 2,4-D 8mg/L, atmospheric air was bubble at a rate of 40 mL/min throughout the entire process.