redalyc.evaluaciÓn de la degradaciÓn y … · utilizando malationa comum coletor solar diana c....

Revista Colombiana de Química

ISSN: 0120-2804

[email protected]

Universidad Nacional de Colombia

Colombia

Rodríguez, Diana C.; López, Blady; Peñuela, Gustavo A.; Agudelo, Sergio

EVALUACIÓN DE LA DEGRADACIÓN Y MINERALIZACIÓN DEL MALATIÓN USANDO

FOTOCATÁLISIS MEDIANTE UN COLECTOR SOLAR

Revista Colombiana de Química, vol. 38, núm. 2, 2009, pp. 221-234

Universidad Nacional de Colombia

Bogotá, Colombia

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EVALUACIÓN DE LA DEGRADACIÓN Y MINERALIZACIÓN DEL MALATIÓNUSANDO FOTOCATÁLISIS MEDIANTE UN COLECTOR SOLAR

EVALUATION OF DEGRADATION AND MINERALIZATION OF THEMALATHION USING PHOTOCATALYSIS WITH A SOLAR COLLECTOR

AVALIAÇÃO DA DEGRADAÇÃO E MINERALIZAÇÃO DA FOTOCATÁLISEUTILIZANDO MALATIONA COMUM COLETOR SOLAR

Diana C. Rodríguez1,2, Blady López1, Gustavo A. Peñuela1, Sergio Agudelo1

Recibido: 06/10/08 – Aceptado: 17/08/09

Se empleó un colector solar para evaluarla degradación del malatión en una solu-ción acuosa de 15 �g/L del plaguicida,usando tres concentraciones diferentes dedióxido de titanio (100, 200 y 250 mg/L)y peróxido de hidrógeno (H2O2) al 30%como agente oxidante. La disminución dela concentración del malatión se determi-nó por cromatografía de gases con detec-tor de microcaptura de electrones(CG-�ECD), previa extracción de lasmuestras con discos C18, y la mineraliza-ción se determinó mediante análisis decarbono orgánico total (COT). El procesode degradación se evaluó durante 16 ho-ras, durante las cuales, se registró la ener-gía solar incidente mediante un radióme-tro (Kipp & Zonen, modelo CUV 3). Enla fotolisis se alcanzó un porcentaje de de-gradación de 58,8% y en la fotocatálisis,con 250 mg/L de TiO2 y 10 mL/h deH2O2, se obtuvo 98,7% de degradación.

El porcentaje de mineralización alcanza-do durante la fotocatálisis fue de 73%.

fotocatálisis, trata-miento de aguas, malatión, colectorsolar, radiómetro.

A solar panel was used to evaluate malat-hion degradation. A solution of 15 �g/Lof malathion, three different concentra-tions of titanium dioxide (100, 200 y 250mg/L) and hydrogen peroxide (H2O2) to30% like a oxidant agent. Malathion con-centration was determined by gas chro-matography with CG-�ECD previouspreparation of sample using octadecyl(C18) extraction disks. The mineralizationwas determined by analysis of total orga-nic carbon (TOC). The degradation pro-cess was evaluated for 16 hours, periodduring which the incident solar irradia-tion was registered by a radiometer (Kipp

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REVISTA COLOMBIANA DE QUÍMICA, VOLUMEN 38, No. 2 DE 2009

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1 Facultad de Ingeniería, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia, calle 62 # 52-59.

2 Autor de correspondencia: [email protected]

& Zonen, model CUV 3). 58,8% of de-gradation in photolysis and 98,7% of de-gradation in photocatalysis with 250mg/L TiO2 and 10 mL/h H2O2 were rea-ched. The percentage of mineralizationreached during photocatalysis was 73%.

photocatalysis, watertreatment, malathion, pesticides, solarcollector, radiometer.

Um painel solar foi usado para avaliarmalation degradação. Uma solução de 15mg/L de malation, três diferentes concen-trações de dióxido de titânio (100, 200 y250 mg/L) e peróxido de hidrogênio(H2O2) a 30% como um agente oxidante.Malathion concentração foi determinadapor anterior preparação da amostra utili-zando cromatografia gasosa comCG-DCE octadecílico (C18) extraçãodiscos. A mineralização foi determinadapor análise de carbono orgânico total(COT). O processo de degradação foiavaliado durante 16 horas, período du-rante o qual a radiação solar incidente foiregistrada por um radiômetro (Kipp &Zonen, modelo CUV 3). 58,8% de degra-dação em fotólise e 98,7% de degradaçãoem fotocatálise com 250 mg/L TiO2 e 10mL/h H2O2 foram atingidos. A percenta-gem de mineralização atingido durantephotocatalysis foi de 73%.

fotocatálise, trata-mento da água, malation, pesticidas, co-letor solar, radiômetro.

La mayoría de los compuestos presentesen las fuentes que abastecen las plantas de

potabilización pueden ser tratados efi-cientemente por procesos convencio-nales, sin embargo, algunos compuestos(especialmente plaguicidas) no son remo-vidos por estos tratamientos (1), y se in-cumplen los parámetros de calidad esta-blecidos por las normas de cada país.

Los plaguicidas han sido ampliamenteutilizados, principalmente con fines agrí-colas, lo que ha llevado a la contaminaciónde los cuerpos de agua, causando un granimpacto en la salud y el ambiente (2).

El malatión es un plaguicida organo-fosforado, de toxicidad baja en muchosmamíferos, siendo por el contrario muyefectivo como insecticida para una granvariedad de insectos y ácaros (3).

Las tecnologías de oxidación avanza-das (TOA) son capaces de degradar loscontaminantes persistentes, inclusivehasta su completa mineralización, por lotanto, no quedan residuos de compuestosorgánicos. Una de estas tecnologías es lafotocatálisis heterogénea, la cual se basaen la absorción directa o indirecta deenergía radiante (� � 387 nm) (4, 5, 6)por un semiconductor (fotocatalizador)en suspensión o impregnado en una su-perficie, que se fotoactiva cuando es irra-diado con luz (� � 387 nm) (5). El semi-conductor más usado es el dióxido detitanio (TiO2), que al estar fotoactivo per-mite pares electrón-huecos (6), estandolos electrones (e-) en la banda de conduc-ción (BC) y los huecos positivos (h+) en labanda de valencia (BV).

TiO hv e hBC BC2 � � ��

En la superficie del TiO2, los huecosreaccionan tanto con H2O adsorbidacomo con aniones OH- para formar radi-cales libre hidroxilo (OH ):

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h H O OH H� � �

� � �2

h OH OH� � �

� �

Por su parte, los electrones en excesode la banda de conducción reaccionan conel oxígeno molecular para formar radica-les libre superóxido y peróxido dehidrógeno:

O e O2 2� ��

O H e H O2 2 22 2� � ��

Tanto el radical libre superóxido( )� �O 2 como el peróxido de hidrógeno ge-neran más radicales libre hidroxilo me-diante las siguientes reacciones:

2 2 2 22 2 2� � � �

� � � �O H O HO OH O

H O O OH O HO2 2 2 2� � � ��

H O e OH HO2 2 � � ��

H O hv HO2 2 2� ��

El radical libre hidroxilo (HO.) provo-ca la oxidación y, en ocasiones, hasta lamineralización de las sustancias orgáni-cas (5).

En los procesos de fotocatálisis se hanempleado sistemas de colectores cilíndri-co-parabólicos compuestos (CPC), loscuales concentran la luz solar por mediode láminas de aluminio en forma de pará-bola, dirigiendo la radiación sobre tubostransparentes de vidrio concéntricos a lalámina (7, 9). Los tubos de vidrio se en-cuentran situados en el foco geométricode la parábola, que posee la particulari-dad de reflejar sobre el foco de la misma,la mayor parte de la radiación (8, 10). Enlas aplicaciones fotocatalíticas, la radia-

ción ultravioleta es fundamental para laactivación del fotocatalizador.

Por otro lado, la fotolisis es la degra-dación de los contaminantes por la accióndirecta de la energía solar o la luz artifi-cial (8).

Este trabajo pretende encontrar lascondiciones óptimas para llevar a cabo ladegradación del malatión, aplicando latecnología de fotocatálisis solar y correla-cionando además datos de radiación solarmedidos en cada experimento, los cualespuedan explicar la incidencia de este en elproceso de degradación.

Malatión comercial (Proficol, al 57%),malatión estándar (Chem Service, pureza99,99%), dióxido de titanio (P25 Degus-sa, 70 anatasa: 30 rutilo), peróxido de hi-drógeno (Protokimica, al 30% v/v), hi-dróxido de sodio (Protokimica, 1,0 M),ácido clorhídrico (Protokimica, 1,0 M).Las principales propiedades físicas delmalatión aparecen en la Tabla 1.

El colector solar empleado en el presentetrabajo para la degradación del malatión,constaba de tres módulos, cada uno conocho tubos de vidrio Pirex unidos entre sípor conexiones de PVC (Figura 1). Cadamódulo tenía un volumen útil de 27 L, y eltanque de almacenamiento donde fue re-circulado el plaguicida era de 160 L. Elagua que contenía el plaguicida, el TiO2 yel H2O2, se recirculó a través de los tubosde vidrio. Se usó una bomba (Siemens,3360 rpm) para permitir dicha recircula-

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Fórmula empírica C10H19O6PS2

Nombre químico S-[1,2-bis-(etoxi-carbonil)-etil]-O,O-dimetil ditiofosfato

Sinónimos 0,0-Dimetil-S-[1,2-bis (etoxicarbonil)-etil] ditiofosfato

Masa molecular 330.36 g

Densidad 1,23g/cm3 (a 25 ºC)

Densidad relativa del gas 11,4

Punto de ebullición 156 - 157 ºC

Punto de fusión 2,8 - 3,7 ºC

Presión de vapor 16,6*10-3 Pa

Solubilidad agua: 145mg/L a 25 ºC

Soluble en solventes orgánicos.

Poco soluble en éter de petróleo y en ciertos aceites minerales

Aspecto general Líquido (aceite) claro, de color amarillento

Como producto técnico (95%) es de color pardo

Factor de conversión 1 ppm = 13,7 mg/m3

Categoría toxicológica III, medianamente tóxico

Formulación y propiedades físicas del malatión comercial

Colector solar empleado en la degradación de malatión, ubicado en la Sede de Investigaciones Uni-versitarias (SIU) de la Universidad de Antioquia.

ción. Las especificaciones del colectorsolar se muestran detalladamente en elTabla 2.

El colector solar de cilindro para-bólico compuesto (CPC) (9, 12), estabaubicado en la Sede de InvestigacionesUniversitarias (SIU), soportado en unaestructura metálica con una inclinación de6° (valor cercano a la latitud de Medellín,Colombia: 6º 17’ 19,3") (10, 11), ya quecon esta inclinación se consigue la máxi-ma eficiencia de captación anual (9, 11).El radiómetro (Kipp & Zonen CUV 3) es-taba ubicado cerca del colector, lo quepermitía medir la radiación solar inciden-te sobre este último (Figura 2).

Para la extracción de las muestras se em-plearon discos C18 (3M Empore) y un fil-tro de vidrio de extracción conectado auna bomba de succión (Gast, 60 Hz).

El análisis cromatográfico se realizócon un cromatógrafo de gases AgilentTechnologies (modelo 6890), para lo cualse usó una columna HP-5, de 30 m x 320�m x 0,25 �m, a un flujo de 2,8 mL/min,

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Cantidad de tubos 8 tubos/módulo

Cantidad de módulos 3

Longitud total de un tubo L = 1 500 mm

Longitud del tubo irradiada Lirradiada = 1 360 mm

Diámetro externo del tubo D = 46 mm

Espesor del tubo �= 1,4 mm

Transmisividad del tubo Por encima de 300 nm

Promedio de reflectividad del aluminio (300-400 nm) 0,85

Área total irradiada en el módulo Airradiada = 0,2176 m2

Volumen total del módulo V = 27 litros

Volumen total irradiado en el módulo Virradiada = 18 litros

Potencia de la bomba 0,5 HP

RPM de la bomba 3 360 rpm

Especificaciones de funcionamiento del colector solar empleado para degradar elmalatión

Radiómetro Kipp & Zonen CUV 3 em-pleado en la medición de la radiación solar.

con un recubrimiento de una película lí-quida de alto punto de ebullición (fase es-tacionaria). El gas de arrastre fue helio.La rampa de temperatura fue de 80 a 180oC a una rata de 30 oC/min, de 180-200°C a 3 °C/min, y se dejó un minuto en200 °C. La temperatura del inyector fuede 290 °C y la del detector fue de 300 °C.La inyección se hizo en modo splitless. Eldetector utilizado fue el de microcapturade electrones (�ECD), el tiempo de reten-ción del malatión durante el análisis cro-matográfico fue de 8,5 minutos.

Para el seguimiento de la mineralizaciónse midió la disminución del carbono orgá-nico total (COT) mediante un analizadorOI Analytical.

Validación del análisis cromatográfico

La curva de calibración se realizó en elrango de 0,5 a 3,0 �g/L, para lo cual seusó malatión estándar (Chem Service, pu-reza 99,99%), estando la menor concen-tración de la curva muy por arriba del lí-mite de cuantificación calculado a partirde la desviación estándar del promedio delas áreas de diez inyecciones de blancos(mezcla de solventes utilizados en la elu-sión de la muestra: acetato de etilo-hexa-no) en el cromatógrafo de gases. Tambiénse determinó la repetitividad y el porcen-taje de recuperación del método usado enla cuantificación del malatión. Para la re-petitividad se hicieron diez inyeccionesconsecutivas de un estándar de 2,2 ppb enel cromatógrafo de gases.

Para hallar el porcentaje de recupera-ción se usó malatión comercial, a partir

del cual se preparó una solución madre deaproximadamente 1 000 mg/L, compro-bándose por cromatografía que la solu-ción tenía una concentración de 825mg/L. A partir de dicha solución madre,se prepararon soluciones de tres concen-traciones (0,9-1,8-2,7 �g/L). En la eva-luación de la recuperación se evaluarontres volúmenes (10, 20 y 30 mL) de mues-tra por concentrar en los discos C18; concada uno de los volúmenes se ensayó cadauna de las tres soluciones preparadas. Losensayos se hicieron por triplicado.

Tanto en los ensayos de fotolisis como enlos de fotocatálisis se usaron 15 �g/L demalatión comercial, ya que en los monito-reos que se han realizado en recursos hí-dricos en Colombia, normalmente no sehan encontrado cantidades superiores a20 �g/L de malatión.

Se recirculó agua a través del colectorsolar que contenía 15 �g/L de malatióncomercial, se ajustó el pH entre 6,0 a 6,5y se recogieron muestras cada dos horasdurante dieciséis horas para análisis porCG-�ECD. La solución de malatión sepreparó y homogenizó en el tanque de al-macenamiento del colector antes de ini-ciar la fotolisis.

A través del colector solar se recirculóagua que contenía 15 �g/L de malatióncomercial, dióxido de titanio y peróxidode hidrógeno. La concentración de dióxi-do de titanio fue una variable, y se usó enconcentraciones de 100, 200 y 250 mg/L,respectivamente, adicionado siempre enel inicio de los experimentos. El volumende peróxido de hidrógeno al 30% v/v,

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también fue una variable, y este se adicio-nó en volúmenes de 10 mL a los 160 litrosde solución cada hora durante las dieci-séis horas de experimentación. En losotros ensayos se agregaron volúmenes de20 mL/160 L cada hora durante las dieci-séis horas. En el primer caso se agregó unvolumen total de 160 mL de peróxido dehidrógeno al 30% v/v, que corresponde a48 mL de peróxido de hidrógeno puro, yuna masa de 67,2 g de peróxido de hidró-geno (d = 1,4 g/mL) añadido durante lasdieciséis horas de experimentación. En elcaso de los 20 mL/160 L se agregó un vo-lumen total de 320 mL de peróxido de hi-drógeno al 30% v/v, que corresponde a96 mL de peróxido de hidrógeno puro, yuna masa de 134,4 g de peróxido de hi-drógeno (d = 2,8 g/mL) añadido durantelas dieciséis horas de experimentación.

El pH siempre se ajustó a valores entre6,0 y 6,5, en los casos en que fue necesa-rio. El pH afecta las propiedades superfi-ciales del catalizador y la forma químicadel compuesto por degradar, lo cual semanifiesta en alteraciones de la velocidadde degradación y en la tendencia a la flo-culación del catalizador (10).

La solución compuesta por malatión,TiO2 y H2O2 siempre se preparó y homo-genizó en el tanque de almacenamientodel colector solar. Finalmente, se encen-día la bomba de recirculación del colectorsolar para iniciar el proceso de degrada-ción. Se recogieron muestras cada doshoras para análisis por CG-�ECD.

A cada muestra recogida del colectorsolar en los ensayos de fotolisis y de foto-catálisis, se le realizó extracción del ma-latión residual mediante discos C18, usan-do el siguiente procedimiento:

– Se pasaron 10 mL de acetato deetilo-hexano en cada disco C18.

– Sin dejar secar el disco, se adi-cionaron 10 mL de acetona.

– Se secaron los discos durante tresminutos, para lo cual se usó presión redu-cida de la bomba de vacío que se encon-traba conectada al sistema de extracción.

– Después de los tres minutos, se adi-cionaron 15 mL de metanol y, posterior-mente, sin dejar secar el disco, se adicio-naron 20 mL de agua y luego 10 mL de lamuestra de malatión residual recogida enlos experimentos tanto de fotolisis comode fotocatálisis (10 mL fue el volumen demuestra que arrojó el mejor porcentaje derecuperación).

– Se dejó secar el disco durante 30 mi-nutos.

– Finalmente, se realizó la extraccióndel malatión residual contenido en el dis-co, adicionando 60 mL de acetato deetilo-hexano en proporciones de 20 mLpara no saturar el disco.

– El volumen de muestra recolectadase concentró en un roto-evaporador hastaalcanzar un volumen final de 10 mL quese inyectó en el cromatógrafo de gases.

Los experimentos de degradación ylos análisis cromatográficos se realizaronpor triplicado.

Los mejores porcentajes de recuperaciónfueron obtenidos empleando 10 mL desolución de malatión: 99, 96 y 90% paralas tres concentraciones empleadas; 0,9,

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1,8 y 2,7 �g/L respectivamente; y para unvolumen de 20 mL y una concentraciónde 0,9 �g/L, 94% (Figura 3), lo que indi-có que el volumen adecuado para realizarlas extracciones del malatión residual enlos experimentos de fotolisis y fotocatáli-sis era de 10 mL de muestra, ya que con20 mL la tendencia a obtener buenos por-centajes de remoción no fue constantepara todas las concentraciones (con 2,7�g/L el porcentaje de recuperación fue el

más bajo de todos los experimentos:72%). Con un volumen de 30 mL todoslos porcentajes de recuperación estuvie-ron por debajo de 90%.

En la Figura 4 se puede observar que lastres réplicas de la fotolisis tuvieron uncomportamiento de degradación muy pa-recido durante las dieciséis horas de irra-

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Porcentaje de recuperación de malation.

Porcentaje de degradación del malatión para las tres réplicas de la fotolisis.

diación solar. Sin embargo, se observa enla Figura 5 que la energía acumulada parala degradación del malatión en las tres ré-plicas no fue la misma; inclusive con la ré-plica de menor energía acumulada de lastres efectuadas, réplica 1 (46,776 J/L), fuesuficiente para alcanzar los mismos por-centajes de degradación que con las otrasdos: réplica 2 (59,246 J/L) y réplica 3(78,377 J/L). Las tres réplicas de la fotoli-sis no se hicieron consecutivamente, si noque se dejaron transcurrir una o más sema-nas, con el fin de evitar que tuvieran unmismo periodo climático. La réplica quetuvo menor energía acumulada fue la quetuvo más horas nubladas. Este hecho esimportante, ya que demuestra que no se re-quieren días muy soleados para realizar fo-tolisis o fotocatálisis.

Con el ensayo de fotólisis se demues-tra que el malatión no es muy fotoestablefrente a la radiación solar, alcanzándose58,8% de degradación a las dieciséis ho-ras de irradiación solar.

En la Figura 6 se observa que el por-centaje de mineralización del malatión y

sus productos de degradación orgánicos(formados por su misma degradación) enlas tres réplicas fue alto (más de 70%) du-rante las dieciséis horas de irradiación so-lar, corroborándose que la réplica de me-nor energía acumulada alcanzó losmismos porcentajes de degradación y demineralización que las otras dos réplicas.

Con la fotocatálisis se obtuvieron altosporcentajes de degradación, mayores que96% (ver Tabla 3), con todas las combi-naciones de catalizador y agente oxidanteempleadas. Ello muestra que no se pre-sentaron diferencias significativas entrelos resultados obtenidos al aplicar la foto-catálisis solar, lo anterior sugiere que lafotocatálisis es una técnica adecuada paradegradar el malatión presente en el agua.La mejor combinación fue 250 mg/LTiO2 y 10 mL de H2O2 agregado cadahora, obteniéndose 98,7% durante lasdieciséis horas de experimentación. Porel contrario, el experimento con el cual seobtuvo el menor porcentaje de degrada-

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Porcentaje de degradación en función de la energía acumulada durante la fotolisis.

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Porcentaje de COT mineralizado para las tres réplicas de la fotolisis del malatión.

10 0 58,79 ± 0,32 77,01 ± 1,42 61466,63 ± 15917,252

3

1100 1 97,61 ± 0,63 29,88 ± 3,35 74903,01 ± 15684,952

3

1100 2 97,86 ± 0,42 68,39 ± 1,97 80163,56 ± 7724,692

3

1200 1 96,71 ± 0,46 58,57 ± 1,84 90867,70 ± 25704,892

3

1200 2 98,28 ± 0,11 56,63 ± 2,45 80212,56 ± 13576,922

3

1250 1 98,65 ± 0,24 74,93 ± 4,58 86772,45 ± 21559,192

3

1250 2 97,83 ± 0,53 69,51 ± 2,08 101491,86 ± 16041,722

3

Experimentos de fotolisis y fotocatálisis de malatión durante dieciséis horas de irradia-ción solar

ción fue con 200 mg/LTiO2 y 10 mL de H2O2

agregado cada hora,con 96,7% de degra-dación durante las die-ciséis 16 horas.

A las cuatro horasde irradiación solar,cuatro de los experi-mentos (Figura 7) su-peraron el 90% de ladegradación del pla-guicida, mientras en lafotolisis no superaronel 25% de degrada-ción, lo que demuestraque la fotocatálisis tie-ne una gran incidenciaen la velocidad de de-gradación del mala-tión en comparación ala fotolisis. Con com-puestos orgánicos másfotoestables, la inci-dencia de la fotocatáli-sis se aprecia muchomás, ya que la veloci-dad de degradaciónpor fotolisis de estoscompuestos es muy pequeña, en compa-ración con la del malatión.

En la parte inicial de la curva de de-gradación del malatión, en las dos pri-meras horas de irradiación solar en la fo-tocatálisis con 100 y 200 mg/L de TiO2

(Figura 7), al aumentar la cantidad deH2O2 agregada cada hora (al pasar de 10mL a 20 mL por hora) se incrementó elporcentaje de degradación, lo que noocurrió con 250 mg/L TiO2, ya que no sepercibió un aumento de este porcentaje.Esto indicaría que cuando hay un exceso

de TiO2 (como cuando se usaron 250mg/L de TiO2), el aumento del volumende peróxido de hidrógeno agregado cadahora ya no influye en la degradación delmalatión. El aumento de la cantidad deTiO2 favorece la velocidad de degrada-ción, pero a cierta concentración del fo-tosensibilizador se empieza a atenuar elpaso de la radiación ultravioleta hacia elinterior de la solución que se mueve através de los tubos.

En la Figura 8 se observa que para losexperimentos de 250 mg/L de TiO2, se ob-tuvo una mayor energía acumulada para el

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Porcentaje de degradación del malatión durante la fotocatálisis conlas diferentes concentraciones de TiO2 y H2O2. Cada curva representa el mejorresultado obtenido de las tres réplicas de cada experimento.

experimento con 20 mL de H2O2 adiciona-do cada hora (días más soleados) que con10 mL de H2O2 adicionado cada hora, aunsiendo este último el experimento con elcual se logró un mayor porcentaje de degra-dación (98,7%). Los mejores resultados dedegradación, se obtuvieron con energíasacumuladas entre 80 000 y 87 000 J/L.

La disminución del porcentaje delCOT en la fotocatálisis (Figura 9) de-muestra que hubo mineralización, siendola de 100 mg/L de TiO2 y 10 mL de H2O2

agregado cada hora con lacual se alcanzó el menor por-centaje de mineralización.

Comparando los resulta-dos de mineralización entrela fotolisis y la fotocatálisisse encontró que el mayorporcentaje de mineralizaciónse dio durante la fotolisis yno durante la fotocatálisisdonde era de esperarse. Esteresultado se debe analizardesde el punto de vista de losproductos de degradación(formados durante la fotode-gradación) y los aditivoscontenidos en el malatión co-mercial empleado. En la fo-tolisis, los compuestos ab-sorben radiación, y si tienenun alto rendimiento cuántico(número de moléculas degra-dadas por número de molé-culas que absorben radia-ción), se transforman conotros compuestos, inclusivehasta su mineralización. Enla fotocatálisis, el radical li-bre hidroxilo (formado en la

fotoactivación del TiO2) oxida el mala-tión, sus productos de degradación y losaditivos, inclusive hasta su mineraliza-ción. Si el peróxido de hidrógeno (dedonde se forma el radical libre hidroxilo)se agota, aún seguirá formándose radicallibre hidroxilo a partir de las moléculasdel agua, pero a una menor velocidad.Algunos aniones bloquean la acción delradical libre hidroxilo, inhibiendo lareacción de oxidación de los compuestosorgánicos y, por lo tanto, impidiendo lamineralización.

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Porcentaje de degradación en función de la energía acumu-lada durante la fotocatálisis. El resultado es el promedio de tres répli-cas de cada experimento.

Es por esto que pudieron haberse dadodos situaciones por las cuales no se al-canzó una mayor mineralización en la fo-tocatálisis: una, el agotamiento del peró-xido de hidrógeno y otra, la reacciones deinhibición. Se podría pensar que en losensayos de fotocatálisis del presente tra-bajo, si no ocurrió una total mineraliza-ción por oxidación con el radical libre hi-droxilo, sí debería haber ocurrido unamayor mineralización por fotolisis, talcomo sucedió; sin embargo, los experi-mentos de fotocatálisis se pudieron habervisto afectados por la presencia de la sus-pensión de TiO2, la cual atenúa el ingresode radiación ultravioleta en los tubos devidrio del colector solar.

Se demostró que el malatión es un plagui-cida fotosensible, ya que alcanzó un altoporcentaje de degradación en dieciséishoras de irradiación solar.

El mayor porcentaje de degradacióndel malatión fue obtenido empleando lafotocatálisis solar como método de degra-dación (98,7%) y bajo condiciones de ca-talizador y agente oxidante de 250 mg/Lde TiO2 y 10 mL/h de H2O2, a diferenciade la fotolisis, donde el porcentaje de de-gradación fue de 58,8%.

El mayor porcentaje de mineralizaciónobtenido en la fotocatálisis fue 74,9%, locual se alcanzó con 250 mg/L y 10 mL/h,y en la fotolisis fue 77,0%.

La fotocatálisis incrementó la veloci-dad de degradación del malatión, ya queen tan solo cuatro horas de irradiación so-lar, se degradó más de 90% del malatióninicial, mientras que con la fotolisis paradegradar el 58,8% se requirieron dieci-séis horas, lo que sugiere que para degra-dar más de 90% del malatión empleandotan solo fotolisis, sería necesario un tiem-po de irradiación solar superior a dieci-séis horas.

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Ap

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Anal

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a

Variación del porcentaje de carbono orgánico durante la fotocatálisis. Cada curva representa el me-jor resultado obtenido de la disminución del porcentaje de carbono orgánico en las tres réplicas de cada experi-mento.

Durante la fotocatálisis se requirió unaenergía acumulada de 20 000 J/L (en cua-tro horas) para degradar más de 90% delmalatión, mientras en la fotolisis, paradegradar el 58,8% de malatión, se requi-rieron 40 000 J/L.

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