Quimica avanzada

Los procesos de oxidación avanzada (POA's) pueden definirse como procesos que implican la formación de radicales hidroxilo (°OH) de potencial de oxidación (E= 2.8 Voltios) mucho mayor que el de otros oxidantes tradicionales (ozono, 2.07 Voltios; peróxido de hidrógeno (agua oxigenada), 1.78 Voltios; dióxido de cloro, 1.57 Voltios, y cloro, 1.36 Voltios). Estos radicales son capaces de oxidarcompuestos orgánicos principalmente por abstracción de hidrógeno o por adición electrofílica a dobles enlaces generándose radicales orgánicos libres (R°) que reaccionan a su vez con moléculas de oxigeno formando un peroxiradical, iniciándose una serie de reacciones de degradación oxidativa que pueden conducir a la completa mineralización de los contaminantes. En el caso de microorganismos, estosradicales son tóxicos ya que atacan la doble capa bilipídica que conforma la pared externa de la célula generando reacciones de peroxidación lipídica letales para el microorganismo, Dentro de los POA's se encuentran procesos como: ozono, radiación ultravioleta, H2O2. Uno de los inconvenientes de estos dos procesos es su elevado coste por el uso de reactivos caros (como H2O2) y/o elevado costo energéticopor el uso de lámparas fluorescentes. Además del costo de los reactivos, su uso se complicaría por la logística de mantener su suministro. Se estima que de las plantas de potabilización de agua en Colombia que utilizan cloro como desinfectante, la mayoría no trata el agua continuamente, por problemas en la adquisición o suministro de cloro.
La fotocatálisis1 es una reacción fotoquímica queinvolucra la absorción de luz ultravioleta y un catalizador como material semiconductor. Durante este proceso se presentan reacciones de oxidación y reducción. Para llevar a cabo la fotocatálisis es necesaria la activación del catalizador (TiO2) mediante radiación ultravioleta a unas longitudes de onda (λ) adecuadas. De esta forma, por cada fotón con una energía determinada que incide sobre el materialsemiconductor, se promueve un electrón de la banda de valencia a la banda de conducción. Mediante esta tecnología se generan oxidantes como el ion hidroxilo que, en medio acuoso, reaccionan con los contaminantes orgánicos degradándolos a dióxido de carbono, agua (CO2> + H2O) y otras sales. Además, se genera un gran proceso de desinfección superior al 99,9% de efectividad en eliminación bacterias,virus y todo tipo de organismos patógenos sin utilizar ningún agente químico. Por otra parte, no produce ningún tipo de corrosión ni deterioro de las instalaciones ya que el sistema no emplea el uso de agentes químicos al tratarse de un sistema de tratamiento físico que no modifica las propiedades organolépticas del agua. El tratamiento de fotocatálisis es, por tanto, adecuado para desinfecciónde agua residual o agua de proceso industrial y además, debido a su carácter oxidante y la facilidad para romper enlaces complejos, puede usarse como pre tratamiento a otro tipo de oxidación con el objetivo de reducir DQO en aguas poco biodegradables y con dificultad para ser oxidadas con los métodos convencionales. Dentro de la fotocatálisis se tienen dos tipos de técnicas: Procesos heterogéneos,los cuales son mediados por un semiconductor como catalizador y los procesos homogéneos o procesos mediados por compuestos férricos, en donde el sistema es usado en una sola fase.

Fotocatálisis Heterogénea[editar código]

La fotocatálisis heterogénea utilizando Dióxido de Titanio como catalizador consiste básicamente en la producción de radicales hidroxilos -OH por medio de la activación deun catalizador, por acción de la luz UV. Esencialmente ocurre una promoción de electrones de la banda de valencia a la de conducción, lo que a su vez forma un hueco positivo en dicha banda de valencia, y estos interactúan con iones hidróxido y agua para formar el radical libre -OH. Los electrones en la banda de conducción interactúan con el Oxigeno molecular para formar el radical Superóxido...