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Práctica 5. Fotodegradación de anaranjado de metilo con óxido de titanio

Objetivos

Adquirir las habilidades adecuadas para la obtención de datos cinéticos en un proceso fotocatalítico.

Evaluar cómo afecta a la velocidad de reacción el uso de un catalizador fotosensible (TiO 2) en comparación con la fotólisis del sistema.

Cuantificar la cantidad de anaranjado de metilo mediante espectroscopía UV-VIS. Establecer la factibilidad de determinar los parámetros cinéticos aplicando los métodos

matemáticos previamente analizados y adaptados a un sistema catalítico heterogéneo (Modelo cinético de Langmuir-Hinshelwood).

Tabla 1. Datos experimentales

Tiempo (min)

Absorbancia a λmax = 467 nm para el anaranjado de metilo

Fotólisis catalítica Sistema I

Fotólisis sin catalizador Sistema II

Sistema con catalizador, sin luz Sistema III

0 0.0515 0.0773 0.080912 0.0221 0.0496 0.078724 0.0175 0.0881 0.081536 - 0.0886 0.078248 - 0.0925 -

Nota: el valor resaltado en rojo se descartó debido a que es inconsistente con los demás.

Secuencia de Cálculos

xConc. AMen sol ' n

=yabsorbancia leída+0.0065

0.0671

Para el sistema I @ T=0min , CppmAM0 =2 ppm

xConc. AMenso l' n

=yabsorbancia leída+0.0065

0.0671=0.0515+0.0065

0.0671=0.86438

%AM degradado=100−(xConc . AMen sol' n ) (100 )

Cppmde AM alimentado=100−

( .86438 ) (100 )2

=56.78%

Tabla 2. Resultados

Tiempo (min)

Fotólisis catalítica Fotólisis sin catalizador

Sistema con catalizador, sin luz

xConc. de AM

en la solución

%AM

degradado

xConc. de AM

en la solución

%AM

degradado

xConc. de AM

en la solución

%AM

degradado

0 0.86438 56.78 1.24888 37.55589 1.302534 34.8733212 0.42623 78.69 - - 1.269747 36.5126724 0.35768 82.12 1.40984 29.50820 1.311475 34.4262336 - - 1.41729 29.13562 1.262295 36.8852548 - - 1.47541 26.22951 - -

Gráfica 1. Tiempo vs. Concentración de anaranjado de metilo

ppm de AM en sol’n

0 10 20 30 40 50 601.1

1.2

1.3

1.4

1.5

Fotólisis catalítica

Fotólisis sin catalizador

Sistema con catalizador, sin luz

Gráfica 2. Tiempo vs. % de anaranjado de metilo degradado

Tiempo (min)

%AM degradado

0 10 20 30 40 50 600

5

10

15

20

25

30

35

40

Fotólisis catalítica

Fotólisis sin catalizador

Sistema con catalizador, sin luz

Observaciones

Los valores obtenidos con el espectrofotómetro revelan que en los sistemas II y III la reacción no se lleva a cabo puesto que la concentración de Anaranjado de Metilo permanece aproximadamente constante a lo largo de toda la experimentación, mientras que en el sistema con fotorreactor y catalizador (TiO2) la concentración de reactivo disminuye marcadamente en el transcurso de la experimentación.

Conclusiones

Las concentraciones de anaranjado de metilo se mantuvieron constantes para los sistemas II y III, es decir que la reacción se llevó a cabo a una velocidad muy lenta en comparación con el sistema uno y esto es debido a dos razones. En el sistema sin fuente de luz, los reactivos no tienen manera de obtener la energía necesaria para reaccionar (energía de activación); por otra parte, en el sistema sin catalizador, el mecanismo de reacción no se cumple con la suficiente frecuencia y al no haber otro mecanismo para que se lleve a cabo la reacción, ésta no ocurre.

En el sistema con fuente luminosa y catalizador la reacción se lleva a cabo con una velocidad apreciable y se identifica una disminución continua en la cantidad de anaranjado de metilo presente en la solución.

Tiempo (min)