Catalizadores Basados en Óxidos de Hierro para la Purificación de Aguas Residuales de Compuestos Fenólicos: Síntesis, Análisis Fisicoquímico, Determinación de la Actividad Catalítica
Autores: Dossumova, Binara T.; Sassykova, Larissa R.; Shakiyeva, Tatyana V.; Muktaly, Dinara; Batyrbayeva, Aigul A.; Kozhaisakova, Madina A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Catalizadores Basados en Óxidos de Hierro para la Purificación de Aguas Residuales de Compuestos Fenólicos: Síntesis, Análisis Fisicoquímico, Determinación de la Actividad Catalítica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Nanopartículas de magnetita
Catalizadores
Silicio
óxidos de aluminio
Reacción de oxidación
Fenol
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
En este trabajo, se llevó a cabo la síntesis de nanopartículas de magnetita y catalizadores basados en ella estabilizados con óxidos de silicio y aluminio. Se reveló que la estabilización de la superficie de la magnetita mediante el uso de óxidos de aluminio y silicio conduce a una disminución en el tamaño de los nanocristales de magnetita en los nanocompuestos (diámetro de partícula menor a ~10 nm). La actividad catalítica de los catalizadores obtenidos se evaluó durante la reacción de oxidación de fenol, pirocatequina y cresol con oxígeno. Es bien sabido que los compuestos fenólicos se encuentran entre los contaminantes del agua más peligrosos. Se ha estudiado el efecto de la concentración de fenol y el efecto de la temperatura (303-333 K) sobre la tasa de oxidación de fenol a FeO/SiO. Se ha determinado que la dependencia de la tasa de oxidación de fenol en la concentración inicial de fenol en solución se describe mediante una ecuación de primer orden. A temperaturas de 303-313 K, se observa una absorción incompleta de la cantidad calculada de oxígeno, y los datos de análisis indican la oxidación no selectiva de fenol. Se encontraron productos intermedios, como catequina, hidroquinona, ácido fórmico y productos de oxidación. Los resultados de la espectroscopía UV e IR mostraron que los catalizadores basados en magnetita FeO son efectivos en la oxidación de fenol con oxígeno. En el espectro UV del producto en el rango de longitud de onda de 190-1100 nm, hay una banda de absorción en una longitud de onda de 240-245 nm y una banda débil a 430 nm, que es característica de la benzoquinona. En el espectro IR del producto, se detectaron bandas de absorción en la región de 1644 cm, que es característica de las oscilaciones de los enlaces C=O del grupo carbonilo de la benzoquinona. Los picos también encontrados a 1353 cm y 1229 cm pueden deberse a vibraciones de los enlaces C-H y C-C del anillo de quinona. Se encontró que entre los catalizadores sintetizados, el catalizador FeO/SiO demostró la mayor actividad en la reacción de oxidación en fase líquida de fenol.
Descripción
En este trabajo, se llevó a cabo la síntesis de nanopartículas de magnetita y catalizadores basados en ella estabilizados con óxidos de silicio y aluminio. Se reveló que la estabilización de la superficie de la magnetita mediante el uso de óxidos de aluminio y silicio conduce a una disminución en el tamaño de los nanocristales de magnetita en los nanocompuestos (diámetro de partícula menor a ~10 nm). La actividad catalítica de los catalizadores obtenidos se evaluó durante la reacción de oxidación de fenol, pirocatequina y cresol con oxígeno. Es bien sabido que los compuestos fenólicos se encuentran entre los contaminantes del agua más peligrosos. Se ha estudiado el efecto de la concentración de fenol y el efecto de la temperatura (303-333 K) sobre la tasa de oxidación de fenol a FeO/SiO. Se ha determinado que la dependencia de la tasa de oxidación de fenol en la concentración inicial de fenol en solución se describe mediante una ecuación de primer orden. A temperaturas de 303-313 K, se observa una absorción incompleta de la cantidad calculada de oxígeno, y los datos de análisis indican la oxidación no selectiva de fenol. Se encontraron productos intermedios, como catequina, hidroquinona, ácido fórmico y productos de oxidación. Los resultados de la espectroscopía UV e IR mostraron que los catalizadores basados en magnetita FeO son efectivos en la oxidación de fenol con oxígeno. En el espectro UV del producto en el rango de longitud de onda de 190-1100 nm, hay una banda de absorción en una longitud de onda de 240-245 nm y una banda débil a 430 nm, que es característica de la benzoquinona. En el espectro IR del producto, se detectaron bandas de absorción en la región de 1644 cm, que es característica de las oscilaciones de los enlaces C=O del grupo carbonilo de la benzoquinona. Los picos también encontrados a 1353 cm y 1229 cm pueden deberse a vibraciones de los enlaces C-H y C-C del anillo de quinona. Se encontró que entre los catalizadores sintetizados, el catalizador FeO/SiO demostró la mayor actividad en la reacción de oxidación en fase líquida de fenol.