Estudio de la actividad fotocatalítica de colorantes en nanopartículas de cobre en ZnO

Abstract

La contaminación de fuentes de agua por la actividad industrial representa un gran problema en la salud humana y organismos vivos. Con el paso del tiempo las industrias han utilizado materiales muy variados en sus características físicas y químicas, aumentado el grado de riesgo al entorno ecológico. Para enfrentar este problema se han desarrollado distintos métodos de tratamiento tales como adsorción, coagulación y filtración por membranas, sin embargo, estos métodos requieren de otra etapa para eliminar colorantes y detergentes antes de ser reutilizada. Por lo cual se han implementado nuevas alternativas que utilizan el poder disociativo de la luz sobre diversas moléculas para producir especies altamente oxidantes. A estos métodos se les conoce como Procesos de Oxidación Avanzada (POA) y son muy eficientes para degradar moléculas orgánicas presentes en el agua. Dentro de los POA se encuentra la oxidación fotocatalítica, la cual emplea luz ultravioleta como fuente de energía para lograr la oxidación de los contaminantes, así como fotocatalizadores heterogéneos para acelerar la reacción. Los fotocatalizadores empleados en esta investigación fueron tres diferentes porcentajes de cobre (2.5, 5 y 7.5 %) soportados en óxido de zinc (ZnO), obtenidos por el método de impregnación a volumen incipiente. La caracterización fisicoquímica de los fotocatalizadores se realizó por adsorción de N2 a 77 K, difracción de rayos X y reflectancia difusa. Los resultados de la caracterización indicaron presencia de nanopartículas de óxido de cobre en ZnO. Los estudios de degradación fotocatalítica de los colorantes azul de metileno y naranja de metilo en catalizadores de cobre en ZnO a 25, 35 y 45 °C mostraron eficacia en la degradación de estas moléculas. Se observó un 98 % de degradación de azul de metileno en 30 minutos en 5Cu/ZnO, mientras que un 98 % para el naranja de metilo a 90 minutos en 5Cu/ZnO. En los catalizadores del 2.5Cu/ZnO y 7.5Cu/ZnO se observó un menor porcentaje de degradación en las moléculas orgánicas azul de metileno y naranja de metilo.