Hidrotalcitas como catalizadores heterogéneos Fenton para la degradación de índigo carmín acuoso

Abstract

Hidrotalcitas con metales de transición Co-Cu, Cu-Ni y Co-Ni fueron utilizadas como catalizadores en el proceso Fenton Heterogéneo para la degradación de índigo carmín presente en agua. Las hidrotalcitas fueron obtenidos por co-precipitación simultánea de los metales precursores y caracterizadas fisicoquímicamente por difracción de rayos-X, espectroscopía de infrarrojo, y microscopía electrónica de transmisión. Las hidrotalcitas con fórmulas metálicas Co₀․₁₀Cu₀․₀₂Mg₀․₆₆Al₀․₂₁, Cu₀․₀₉Ni₀․₁₁Mg₀․₆₀Al₀․₁₉ y Co₀․₁₁Ni₀․₁₀Mg₀․₅₃Al₀․₂₅, muestran altos rendimientos en la degradación de índigo carmín, incluso a concentraciones diluidas de H₂O₂. Los sistemas a base de CoNi son los más eficientes al alcanzar el 100% de degradación del colorante en solo diez minutos. Las hidrotalcitas muestran una alta eficiencia como catalizadores heterogéneos Fenton dada la versatilidad que presentan sus estructuras de alojar metales cuya sinergia permite una transferencia electrónica adecuada, la cual juega un papel importante en las reacciones redox involucradas en la degradación de una gran variedad de colorantes y moléculas refractarias contaminantes.

Hydrotalcites containing combinations of transition metals such as Co-Cu, CuNi and Co-Ni, were used as catalysts in the heterogeneous Fenton process to degrade aqueous indigo carmine. The hydrotalcites were obtained by the simultaneous precipitation of their metal precursors at constant pH, and fully characterized by Xray diffraction, scanning electron microscopy and infrared spectroscopy. The synthesized hydrotalcites with cationic formula Co₀․₁₀Cu₀․₀₂Mg₀․₆₆Al₀․₂₁, Cu₀․₀₉Ni₀․₁₁Mg₀․₆₀Al₀․₁₉ and Co₀․₁₁Ni₀․₁₀Mg₀․₅₃Al₀․₂₅ exhibited high yields in the degradation of indigo carmine even at diluted H2O2 concentrations. The solids based on Co-Ni are the most efficient catalysts as they attained a 100% of conversion at just ten minutes of reaction. Hydrotalcites show a high effectiveness as heterogeneous Fenton catalysts because its composition flexibility permits them to embrace metals in their structure that allows an adequate electronic transfer that plays an important role in redox reactions involved in the formation of free radicals from hydrogen peroxide to degrade dyes and contaminants.