Estudio de las cinéticas de degradación de mezclas de contaminantes orgánicos en procesos tipo-fenton empleando Cu(II) como catalizador homogéneo en bajas concentraciones y valores de pH cercanos a la neutralidad

Abstract

El presente plan de trabajo se enmarca dentro de un conjunto de estudios básicos y aplicados desarrollados en el INIFTA que involucran reacciones de degradación oxidativa de contaminantes aromáticos en fase acuosa. Detalles relacionados con las metodologías experimentales habitualmente empleadas en nuestro laboratorio pueden encontrarse en las referencias bibliográficas. Brevemente, los ensayos de degradación en diferentes condiciones se realizarán empleando tanto reactores discontinuos como reactores operados en modo continuo. Entre las técnicas analíticas más importantes para caracterizar las cinéticas de degradación se utilizarán: espectrofotometría (UV/vis), la espectrofluorimetría UV-Vis, el análisis de carbono orgánico total (TOC) y técnicas cromatográficas (particularmente HPLC-DAD y SPE-GC-MS) para investigar las principales vías de degradación a través de la identificación de los intermediarios y productos de reacción. Para un análisis integral de los sistemas tipo-Fenton operados a valores de pH cercanos a la neutralidad y empleando Cu(II) como catalizador se realizarán ensayos preliminares para determinar tanto la estrategia de control de pH más apropiada (uso de buffers o control automatizado) como la formación de complejos entre los sustratos a degradar y el catalizador. Estos ensayos previos serán necesarios debido, por un lado, a la influencia que diferentes buffers pueden tener sobre las cinéticas globales de degradación, y por otro, a facilidad que muestra el Cu(II) para formar complejos con diferentes sustratos para valores de pH por encima de 5[ puesto que su comportamiento catalítico puede depender de la naturaleza de los ligandos en la esfera de coordinación. Una vez concluidos los ensayos preliminares se investigarán las condiciones óptimas para los procesos de oxidación mediante el empleo del diseño de experimentos y la construcción de superficies de respuesta como herramienta para optimización de los PAOs. Estas técnicas emplean un número mínimo de experimentos seleccionados en forma adecuada para construir modelos con significación estadística y evaluar no sólo la influencia de las variables operativas sobre la respuesta del sistema sino también cuantificar efectos antagónicos o sinérgicos entre las variables. Finalmente, para completar la caracterización de las cinéticas de degradación, se emplearán técnicas de análisis multivariado para la interpretación de información espectroscópica. En este contexto se empelarán dos metodologías: i- la resolución de curvas por cuadrados mínimos alternantes con restricciones (MCR-ALS) para el estudio de las matrices de espectros de absorción resueltos en el tiempo [citas], ii- el análisis de factores en paralelo (PARAFAC) para el estudio de las matrices de excitación-emisión obtenidas para diferentes tiempos de tratamiento.