Síntesis y aplicación de catalizadores magnéticos en procesos de oxidación avanzada

Abstract

Los Procesos de Oxidación Avanzada (POAs) constituyen un conjunto de tratamientos químicos orientados a la eliminación de contaminantes emergentes. Estos POAs se basan en la generación de especies reactivas del oxígeno de gran poder oxidante. De todos estos tratamientos, se estudiará la ozonación fotocatalítica, el fenton y el foto-fenton, que combinan la acción de la radiación, el ozono/H2O2 y el catalizador para generar las especies oxidantes, especialmente el radical hidroxilo. El catalizador por excelencia en los tratamientos fotocatalíticos es el Dióxido de Titanio (TiO2), aunque presenta limitaciones como son la energía de salto de banda (que solo se produce con radiación UV), el bajo rendimiento cuántico (por la alta velocidad de recombinación de los portadores de carga) y finalmente por la dificultad para separar el catalizador del agua una vez finalizado el tratamiento. Además, la ozonación fotocatalítica presenta otras limitaciones debidas al coste energético de producir la radiación y el ozono. Por lo tanto, las hipótesis planteadas en el presente proyecto pretenden abordar estas limitaciones mediante el uso de nuevos catalizadores basados en el empleo de estructuras metal orgánicas y nuevos catalizadores magnéticos, para su uso en procesos de eliminación de contaminantes acuosos. Se pretende estudiar la síntesis y caracterización de los catalizadores, así como su aplicabilidad en procesos de oxidación avanzada.

Advanced Oxidation Processes (AOPs) are a set of chemical treatments to eliminate emerging pollutants. These POAs are based on the generation of reactive oxygen species with high oxidizing power. Of all these treatments, photocatalytic ozonation, fenton and photo-fenton, which combine the action of radiation, ozone/H2O2 and catalyst to generate oxidizing species, especially the hydroxyl radical, will be studied. The catalyst par excellence in photocatalytic treatments is titanium dioxide (TiO2), although it has limitations such as band gap energy (which only occurs with UV radiation), low quantum yield (due to the high recombination rate of the charge carriers) and finally the difficulty in separating the catalyst from the water once the treatment is completed. In addition, photocatalytic ozonation has other limitations due to the energy cost of producing radiation and ozone. Therefore, the hypotheses put forward in the present project aimed to address these limitations through the use of new catalysts based on the use of metal-organic frameworks and new magnetic catalysts, for use in aqueous pollutant removal processes. It is intended to study the synthesis and characterization of the catalysts and their applicability in advanced oxidation processes.