Los tintes sintéticos se encuentran en una amplia gama de productos como ropa, accesorios de cuero y muebles. Estos tintes se usan comúnmente todos los días. Sin embargo, un efecto secundario de su uso generalizado es que hasta el 12% de estos tintes se desperdician durante el proceso de teñido y aproximadamente el 20% de este desperdicio ingresa al medio ambiente (principalmente en el suministro de agua). [1]
La degradación del tinte es un proceso en el que las moléculas de tinte grandes se descomponen químicamente en moléculas más pequeñas. Los productos resultantes son agua, dióxido de carbono y subproductos minerales que le dan su color al tinte original. Durante el proceso de teñido, no se utilizan todas las moléculas de tinte. El desperdicio de agua que libera la industria contiene un porcentaje de estas moléculas de tinte. Las moléculas de colorante persisten en el medio ambiente porque muchas de ellas no son reactivas frente a la luz, los ácidos, las bases y el oxígeno. El color del material se vuelve permanente.
Fotocatálisis
La fotocatailsis heterogénea es una técnica de elección ampliamente aceptada para la purificación ambiental. [2] La configuración experimental estándar para la fotocatálisis por degradación de colorantes es mediante el uso de una lámpara UV para proporcionar energía para la creación de radicales oxidantes. La fotocatálisis es la adición de luz a un óxido / sulfuro semiconductor que da como resultado que los electrones se muevan de la banda de valencia a la banda de conducción. Los pares de electrones y huecos formados reaccionarán con moléculas de oxígeno y agua para crear aniones superóxido y radicales hidróxido que tienen una mayor capacidad oxidante y reductora para ser utilizados en numerosos compuestos de tintes industriales. [3]
Métodos
6,13-pentacenequinona / dióxido de titanio
El dióxido de titanio (TiO 2 ) es biológicamente estable, no tóxico y barato, lo que lo convierte en un semiconductor muy común para la degradación del tinte. Debido a su gran banda prohibida, se pueden realizar algunas alteraciones para mejorar sus capacidades fotocatalíticas, como la síntesis de 6,13-pentacenoquinona / TiO 2 . El dióxido de titanio junto con la luz ultravioleta se puede utilizar para la decoloración y desintoxicación de desechos de agua coloreados diluidos como alizarina , tintes azo , rojo de metilo , azul de metileno , etc. [4] El óxido de grafeno reducido -TiO2 puede actuar como fotocatalizador para la degradación de naranja de metilo , colorante azoico y desechos de agua farmacéutica. [5]
CuS
Las estructuras tridimensionales de sulfuro de cobre (CuS) se favorecen para la degradación del azul de metileno porque no son tóxicas, económicas y estables en condiciones ambientales. Tiene una capacidad catalítica eficiente debido a su alta relación de área superficial a volumen, lo que permite un mejor contacto entre los reactivos y el CuS. [6]
Nitruro de carbono grafítico
El nitruro de carbono grafítico jerárquicamente poroso (hp-g-CN) tenía una fotodegradación del 90% de naranja de metilo, lo que es una mejora con respecto a otros fotocatalizadores comerciales. [7] Esto se debe a una mayor área de superficie para una mayor capacidad de absorción y características porosas que permiten una mayor difusión de naranja de metilo.
Proceso Fenton
El proceso Fenton utiliza catalizadores de hierro con H 2 O 2 para crear potentes hidróxidos oxidantes para la degradación de contaminantes orgánicos como aguas residuales y lodos, así como tintes. Para mejorar las capacidades catalíticas, se puede usar una combinación de cationes Fe 2+ , luz ultravioleta y peróxido de hidrógeno y se ha demostrado una mayor eliminación de las soluciones de tinte. [8]
Biomasa
La degradación de la biomasa se refiere a la utilización de microorganismos como bacterias y hongos para producir enzimas que pueden interactuar con moléculas de tintes. Las lacasas son proteínas producidas por Lentinus sp ; su sitio activo contiene un grupo de polifenol oxidasas incorporadas con cuatro iones de cobre. Estos pueden formar enlaces de hidrógeno con tintes sintéticos. La eficiencia de esta enzima es proporcional al número de enlaces de hidrógeno que se forman entre la enzima y los tintes. [9] Los microorganismos son fáciles de manipular, pero la eficiencia depende en gran medida del pH, la fuerza iónica y la temperatura. Esto variará con diferentes efluentes. [10] Los efluentes se pueden procesar primero con una cepa de levadura Candida tropicalis JKS2 y luego se pueden tratar posteriormente mediante procesos fotocatalíticos para degradar los anillos aromáticos de modo que se pueda lograr un resultado rentable. [11] Las células fúngicas inmovilizadas son más resistentes al estrés ambiental y las células pueden usarse repetidamente. [12]
Peligros
Muchos tintes, específicamente en la industria textil como el azul de metileno o el rojo de metilo, se liberan en los ecosistemas a través del desperdicio de agua. [13] Muchos de estos tintes pueden ser cancerígenos y pueden entrar en contacto con los seres humanos. Como resultado, todavía se están desarrollando nuevos tratamientos de los desechos de agua. [14]
Referencias
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