2. SECCIÓN EXPERIMENTAL

2.1.Catalyst preparación y caracterización .

El contenido de hierro SBA-15 en el Material meso estructurado ha sido preparado por la condensación de hierro (FeCl 3 · 6H 2 O, Aldrich) y sílice (tetraetoxisilicato, TEOS; Aldrich) en condiciones ácidas y con plantilla con Pluronic 123 después de la ruta de síntesis.

Después de la etapa de envejecimiento el producto sólido se recuperó por filtración y se secó al aire a temperatura ambiente durante la noche.

La transformación de especies de hierro hidratados en microcluster oxidado y la plantilla de extracción se llevó a cabo por calcinación en aire a 550 º C durante 5 horas.

2.2.Sono-Fenton como reacciones.

• Los experimentos Sono-Fenton se realizaron en un procesador de ultrasonidos comercial (Cole Parmer).

• Los experimentos se llevaron a cabo con la sonda de trabajo en pulsos de 4,0 segundos a 2 segundos apagado, que permite que el sistema se disipe algo del calor generado por las ondas ultrasónicas.

• En una ejecución típica la sonda se sumergió en un reactor de vidrio cilíndrico de 300 ml, en el cual se le agrego 200 ml de solución acuosa de fenol.

• La temperatura se mantuvo constante a 22 ± 2 º C durante todas las reacciones por parte de de enfriamiento externo.

• Las alícuotas de 5 mL se retira cada 30 minutos durante 270 minutos de tiempo total de irradiación y se filtró a través de las membranas de nylon 0,45 micras antes de ser analizados.

• El mismo montaje experimental equipado con un agitador magnético en lugar de la sonda de ultrasonido se utilizó para los experimentos silenciosas.

• El contenido total de carbono orgánico (TOC) de la solución acuosa de fenol inicial y las muestras tomadas del medio de reacción se midió por análisis de la oxidación húmeda utilizando per sulfato de sodio y ácido fosfórico como oxidante y el reactivo ácido, respectivamente.

3. RESULTS AND DISCUSSION 3.1.Preliminary Experiments

• El propósito del presente trabajo fue determinar los beneficios, al utilizar ultrasonido en conjunción con un catalizador heterogéneo y peróxido de hidrógeno (US/Fe- - SBA-15/ / H 2 O 2 ).

• Con el fin de determinar el efecto de otros sistemas de la operación, la Figura 1 también da resultados de los experimentos realizadas por ultrasonido en presencia de peróxido de hidrógeno.

Experimentos preliminares realizadas con ultrasonido,H 2 O 2 y un sistema catalítico heterogéneo en diferentes combinaciones. Los resultados son un promedio

de dos carreras.

• La degradación de fenol debido a la potencial de producción de radicales activos por irradiación directa del ultrasonido de la acuosa medio en presencia (Figura 1, curva 5) o ausencia del catalizador (Figura 1, curva 1), pero sin la adición de peróxido de hidrógeno, ha sido también investigado.

• Por lo tanto, estos resultados preliminares indican el importante beneficio tanto de oxidante y el catalizador para la mejora de la degradación de fenol en procesos asistido por ultrasonido.

• RH + US→ DEGRADACION DE PRODUCTOS. (2)• H2O + US→H* + OH* (3)• RH + OH* → DEGRADACION DE PRODUCTOS (4)• H2O2+US →2HO* (5)• ΞFe3+ H2O2 → ΞFe(OOH)2+ + H+ ↔ ΞFe2+ + OH2* (6)• ΞFe(OOH)2+ + US → Fe2+ + OH2* (7)• ΞFe2+ + H2O2 → Ξ Fe3+ + OH- + OH* (8)• ΞFe3+ + OH2* → ΞFe2+ + H+ + O2 (9)

• Degradación de los contaminantes orgánicos por la acción directa de la pirolisis (reacción 2).

• Oxidación indirecta por el ataque de los radicales hidroxilo (reacciones 3 y 4).

• En presencia de H2O2 los radicales de hidroxilos libres pueden ser también formados ( reacción 5) el cual al reaccionar con la materia orgánica da un impulso a la degradación de contaminantes (reacción 4).

• Cuando se añade peróxido de hidrógeno en una sistema acuoso que contiene Fe 2+ / Fe 3+ especies, las reacciones redox complejos tendrían lugar (reactions 6-9).

• Es bien sabido que una etapa limitante en las reacciones de Fenton es la baja tasa de cinética Fe(III) de reducción a Fe (II) mediada por la formación de Fe (OOH) 2+ compleja (reaccion 7).

• Esta es la razón porque la eficiencia de US/Fe- SBA-15/ H2O2 sistema para la degradación de fenol se ve reforzada por ultrasonido en comparación con el proceso de silencio, en el que la degradación de fenol (reacción 10) se llevará a cabo por los radicales activos producidos como resultado de la interacción ultrasónico entre el hierro y el hidrógeno en condiciones ácidas.

• Fenol + HO*/HO2*/Otros radicales activos-subproductos…mH2O + nCO2

Figura 2. Descomposición de peróxido de hidrógeno con el tiempo de irradiación.

• Teniendo en cuenta los resultados de consumo de peróxido de hidrógeno representan en Figure 2, no hay duda de que la notable mejora de la mineralización de TOC para la US/Fe-SBA-15/H2O2 sistema catalítico, en comparación con el silencioso, es claramente relacionado con una mayor producción de radicales hidroxilo mediante por irradiación ultrasónica.

Tabla 1. La estabilidad de las especies de hierro en el catalizador.

Time (min)

Silent Fe-SBA-15/H2O2

process

US/Fe-SBA-15/H2O2 process

US/Fe-SBA-15 process

[Fe]detected (ppm)

Fe lost (%)

[Fe]detected (ppm)

Felost

(%)[Fe]detected (ppm)

Fe lost (%)

90 5 5.2 4.9 5.1 4.4 4.6180 5.5 5.7 5 5.2 4.9 5.1270 8 8.2 5 5.2 4.7 4.9

• Otro punto importante en un proceso que implica un catalizador heterogéneo es la estabilidad de las especies activas durante la reacción. La Tabla 1 muestra la concentración de de hierro detectados en el medio después de tres tiempos de reacción en los diferentes procesos llevado a cabo en presencia del catalizador, así como la pérdida equivalente de metal a partir del catalizador.

• En conclusión, estos resultados muestran que la irradiación de ultrasonido del catalizador parece proteger a las especies de hierro soportados sobre la lixiviación del catalizador.

• Por lo tanto, las condiciones y medio ambiente de los resultados en un proceso de ultrasonidos nota la estabilidad del catalizador de Fe-SBA-15 y baja concentración de hierro en el medio de reacción acuoso.