RECOPILACIÓN DE EXPERIENCIAS CON FOTO FENTON EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS

OLGA YAJAIRA CHICA MARTÍNEZ NATALIA FERNANDA GALVIS CABALLERO JULIANA MADRID ACEVEDO

Asesor Margarita María Hincapié Pérez M.Sc. Ciencias Químicas

UNIVERSIDAD DE MEDELLÍN FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL MEDELLÍN 2007

TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN

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1. PROCESOS DE OXIDACIÓN AVANZADA 5 1.1 Tecnologías Avanzadas de Oxidación Fotoquímica 1.1.1 Fotolisis del agua en el ultravioleta de vacío (VUV) 1.1.2 Ultravioleta (UV)/ Procesos de Oxidación 1.1.3 Fotocatálisis

7 7 8 9

2. REACCIÓN FOTO FENTON 13 REACCION FENTON reacción FOTO FENTON

13 14

2.1 2.2 3.

DEGRADACIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS POR FENTON Y FOTO FENTON 18 Combustibles 25 Combinación de foto fenton con tratamientos biológicos 27

3.1 3.2 4.

DEGRADACIóN DE PESTICIDAS POR FENTON Y FOTO FENTON 5.

6.

DEGRADACIÓN DE MEDICAMENTOS POR FOTO FENTON

32 39

DEGRADACIÓN DE TINTES Y COLORANTES POR FOTO FENTON 7.

CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA

42

53 54

2

INTRODUCCIÓN

Los problemas de la contaminación surgieron con la revolución industrial, a mediados del siglo XVIII, tras el invento de la máquina de vapor. Con la explosión urbana e industrial del siglo XIX se produce un aumento de daños sobre el ambiente. Los graves problemas de contaminación comenzaron cuando las emisiones y descargas de los procesos industriales sobrepasaron la capacidad de autopurificación de los cuerpos receptores (agua, aire y suelo), generando problemas de salud en los seres humanos y alteración en los ecosistemas. La revolución industrial se inicia en Europa, especialmente en Inglaterra. La apertura de fábricas trajo consigo la oportunidad de empleos, produciéndose una alta migración de la población de zonas rurales a urbanas, para convertirse en poblaciones obreras. Ciudades como Manchester, Londres y Munich, crecieron desproporcionadamente en muy poco tiempo. Las condiciones no estaban dadas para este crecimiento poblacional y pronto se comenzaron a detectar problemas de salubridad y contaminación del agua; La contaminación creció hasta tal punto, que el agua se volvió

peligrosa para la salud

humana, pues aparecieron enfermedades como: cólera, diarrea, tifoidea y paratifoidea, parasitismo y malaria entre otras. A medida que se hacía mayor el problema surgieron soluciones; en un principio se implantaron sistemas de alcantarillado, luego se inc luyó el tratamiento biológico (lodos activados) y, finalmente, la desinfección por medio de cloro para potabilizar el agua (tratamiento terciario). A principios del siglo pasado, cuando fueron visualizados los efectos que causaba la contaminación sobre el medio ambiente, surgieron las primeras agencias de protección ambiental, cuya función principal fue emitir leyes, reglamentos y normas para controlar y/o mitigar el impacto ambiental. Con estas leyes, empieza la evolución de los procesos industriales, para convertirlos en procesos más limpios y con menos impactos al medio ambiente, es ahí cuando se hace necesario el estudio de nuevas tecnologías para el tratamiento de los efluentes de las industrias.

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La disponibilidad de agua se ha visto comprometida puesto que en algunas zonas del planeta la demanda supera la oferta y en otras a pesar de tener muchos recursos hídricos éstos se encuentran altamente contaminados o no tienen las características para su utilización; atendiendo a estas preocupaciones, los gobiernos se han dado a la tarea de emitir normas que restrinjan las descargas de contaminantes a los cuerpos de agua y es por ello que no solo las empresas sino que también los municipios han optado medidas que disminuyan o mitiguen el impacto que ellas tienen en el acuífero al cual están descargando.

El tratamiento de aguas residuales junto con estrategias de ahorro y

reutilización del agua han sido la opción más conveniente para dichas organizaciones, y para el bien del hombre que depende de manera esencial de este recurso (UNESCO, 1997).

El tratamiento de las aguas residuales industriales así como también las municipales ha tenido una gran evolución, esto se ha logrado por medio de la experiencia, acoplando y modificado los procesos para que sean aplicados según las necesidades específicas y el tipo de agua a tratar, también se han desarrollado nuevas tecnologías para remover materia orgánica disuelta en el agua, que se han acomodado a las necesidades de la industria para el tratamiento de los efluentes líquidos contaminados.(Sierra, 2004) En un principio los procesos mas utilizados fueron los biológicos, en los cuales los microorganismos son los encargados de remover la materia orgánica disuelta. Procesos aerobios y anaerobios han sido aplicados desde los primeros centros urbanos, en ellos el acoplamiento con tratamientos primarios como la sedimentación han dado resultados muy favorables en la depuración de aguas residuales municipales e industriales.(Sierra, 2004) A medida que ha evolucionando el tratamiento de las aguas residuales se han ido implementando nuevos procesos que incluyeron la oxidación química (tratamiento terciario), la cual ha sido efectiva en la detoxificación de las aguas residuales y ha mostrado ser también práctica al acoplarse con otras tecnologías como el tratamiento biológico.

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Aún hoy, cuando la investigación ha dado como resultado importantes logros en la búsqueda de una mayor eficiencia y productividad de los procesos químicos, el tratamiento de efluentes industriales que contienen contaminantes orgánicos es todavía un serio problema sin solución determinante. Los residuos líquidos provenientes de una gran variedad de industrias químicas, contienen compuestos orgánicos como fenoles, bencenos, alcoholes, aminas, éteres y derivados aromáticos clorados en distintas concentraciones y combinaciones, que son tóxicos y peligrosos tanto para su descarga al medio ambiente como para su almacenamiento. Para responder a esa necesidad surgen los Proceso de Oxidación Avanzada (POAs), los cuales utilizan diferentes oxidantes enérgicos (peróxido de hidrógeno, ozono, hipoclorito), y poseen la misma característica química: producción de radicales hidroxilo OH?. Los radicales OH? son especies extraordinariamente reactivas que atacan gran cantidad de moléculas orgánicas, son capaces de oxidar o degradar casi la totalidad de compuestos existentes, y ofrecen la ventaja de ser poco selectivas lo que las hace muy útiles para la degradación de las aguas residuales. (Gernjak et al, 2006) Uno de los POAs, es la degradación por foto Fenton con radiación solar o artificial, ésta es una tecnología que lleva menos de tres décadas de investigación a nivel industrial con muy buenos avances, en países como Estados Unidos, Canadá, Japón y España. Sustancia como las sales de Hierro han sido utilizadas para degradar los compuestos orgánicos en presencia del peróxido de hidrógeno. 1. PROCESOS DE OXIDACIÓN AVANZADA

Los Procesos de Oxidación Avanzada (POAs), son procesos catalíticos químicos o fotoquímicos que utilizan especies químicas conocidas como radicales hidroxilo (OH?), los cuales tienen la propiedad de ser altamente oxidantes. Entre los POAs, aquellos que producen radicales hidroxilo (HO?) son los que tienen más éxito, ya que esta especie tiene un potencial de oxidación (E= 2.8 V) mucho mayor que otros oxidantes tradicionales (Tabla 1). Estos radicales al ser agentes oxidantes muy enérgicos, son capaces de oxidar compuestos orgánicos y convertirlos en inorgánicos e inocuos; Además, pueden generar

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reacciones de oxidación en serie, las cuales pueden conducir a una mineralización total de los compuestos orgánicos (Ollis et al, 1989; Villegas y Serna, 2005). Tabla 1. Poder oxidante de algunos agentes.

Fluor

2.23

Radical Hidroxilo

2.06

Oxígeno atómico

1.78

Peróxido de Hidrógeno

1.31

Permanganato

1.24

Dióxido de Cloro

1.15

Cloro

1.00

Bromo

0.80

Tomado de: Doménech et al, 2001 Los POAs ofrecen diferentes posibilidades para la obtención de radicales (HO ?), lo que permite una mejor interacción con los requerimientos específicos del tipo de tratamiento, además, éstas posibilidades pueden ser explotadas en la integración de los tratamientos biológicos con la degradación oxidativa de sustancias tóxicas ya sea a la entrada o salida del tratamiento biológico. (Blanco et al, 2001). Los radicales hidroxilo (HO?) pueden ser generados por medios fotoquímicos usando como fuente la luz solar (ultravioleta, visible) o fuentes artificiales de luz ultravioleta (lámparas de mercurio o xenón), y posee alta efectividad para la oxidación de materia orgánica; Si la degradación ocurre por excitación directa de la luz, es llamada fotólisis, mientras que si usa sensibilizadores, éstos son compuestos inorgánicos (Fe 3+, TiO 2) u orgánicos (ácidos húmicos) que absorben la radiación ultravioleta y producen los radicales hidroxilo (HO?), anión radical superóxido (O2-?). contaminantes

orgánicos

con

los

Muchas degradaciones de los

fotosensibilizadores

producen

mineralización,

formándose una variedad de compuestos inorgánicos, tales como CO 2, H2O, NO3-, haluros, fosfatos. (Gernjak, 2006)

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La posibilidad de utilizar la luz solar como fuente de fotones, ha hecho que los POAs sean objeto de interés, debido al ahorro energético y los beneficios medioambientales que la utilización de estos supone. (Sarria, 2005) En definitiva, las características más sobresalientes de los POAs pueden resumirse en las siguientes (López, 2002): §

Capacidad para llevar a cabo una total mineralización de los contaminantes orgánicos hasta dióxido de carbono e iones como cloruro, nitrato, sulfato, etc.

§

Reactividad no selectiva a la mayoría de compuestos orgánicos, hecho especialmente interesante si se quiere evitar la presencia de productos de degradación tóxicos que pueden originarse mediante otros métodos que no consiguen la oxidación completa.

§

Capacidad para eliminar microorganismos patógenos.

1.1 Tecnologías Avanzadas de Oxidación Fotoquímica Como se explicó anteriormente, los POAs usan los radicales hidroxilo (HO?) generados para oxidar las moléculas orgánicas contaminantes y dependiendo de la tecnología se utiliza radiación ultravioleta (? entre 100 y 400 nm) o radiación visible (? entre 400 y 700 nm) para producir dichos radicales (EPA, 1998) Las tecnologías de oxidación avanzada pueden dividirse en tres grupos: 1.1.1

Fotolisis del agua en el ultravioleta de vacío (VUV)

Este proceso aprovecha la irradiación a longitudes de onda menores a 190 nm, y usa generalmente lámparas de excímeros de Xe (?? = 172 nm). La excitación bajo estas longitudes de onda conduce, en la mayoría de los casos, a la ruptura homolítica de uniones químicas, y puede producir la degradación de materia orgánica en fases condensadas y gaseosas. Sin embargo, el uso mas importante que se

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le da es en la fotolisis del agua (Ec. 1), la cual produce radicales hidroxilo y átomos de hidrógeno con rendimientos cuánticos dependientes de la longitud de onda de irradiación (Doménech et al, 2001)

H 2O + hv → OH • + H • Ec. 1 También se producen electrones acuosos, pero con bajos rendimientos cuánticos:

H 2 O + hv → OH • + H + + e− ac Ec. 2 A partir de los radicales primarios se generan rápidamente, HO2 • y c

O2 + H • → HO2 • Ec. 3 O2 + e −ac → O2 • Ec. 4 Los oxidantes (HO2 • , O2 • , HO • ) y reductores (H • , HO2 • , O2 • , e −ac ) pueden generar simultáneamente oxidaciones y reducciones. Esta técnica es usada para la degradación de contaminantes en aguas y en corrientes de aire con alto contenido de humedad, y para el tratamiento de compuestos difíciles de oxidar. El proceso posee alta eficiencia por la intensidad de la iluminación y el espectro eficaz de absorción del H2O a las longitudes de onda usadas. Por otra parte, no es necesario agregar agentes químicos, y resulta un método competitivo y simple. Sin embargo requiere el suministro de oxígeno, el uso de material de cuarzo y la provisión de alta potencia (Domenech et al, 2001). 1.1.2

Ultravioleta (UV)/ Procesos de Oxidación

a. UV/ H2O 2 El método más directo para la generación de radicales hidroxilo es a través de la disociación del peróxido de hidrógeno mediante radiación UV. El proceso UV/H 2O2 es capaz de oxidar todos los contaminantes orgánicos a dióxido de carbono (CO2) y agua; sin embargo, en algunos casos, la mineralización total requerirá

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una gran potencia y dosis de oxidante y, por lo tanto, alto capital y elevados costos de operación en comparación con tecnologías de tratamiento convencionales (López, 2002). Es por esto que para este tratamiento se prefiere la oxidación parcial la cual convierte la sustancia tóxica en subproductos más biodegradables, menos tóxicos que al ser tratados con una técnica complementaria se pueden eliminar fácilmente, haciéndolo viable económicamente. 1.1.3

Fotocatálisis

a. Catálisis La catálisis consiste en la alteración de la velocidad de una reacción química, producida por la presencia de una sustancia adicional, llamada catalizador, que no resulta químicamente alterada en el transcurso de la reacción. La catálisis ha sido catalogada como una tecnología importante en el desarrollo de nuevos procesos químicos benignos con el medio ambiente, puesto que mediante el uso de catalizadores, se puede dar lugar a reacciones más eficientes y selectivas, que permiten eliminar subproductos y otros compuestos de desec ho de las reacciones convencionales, y que pueden ser recuperados del medio de reacción para ser reutilizados. A lo anterior se le suma el hecho de que disminuye el consumo energético del proceso donde se aplique. (PSA, 2003) El campo de aplicación de la catálisis abarca tanto la prevención de la contaminación, mediante la elaboración de nuevas rutas catalíticas más limpias, como su eliminación, mediante diversos métodos de oxidación que pueden utilizar el catalizador en estado sólido. Un buen ejemplo de la aplicación de la catálisis como tratamiento para la destrucción de contaminantes, es la fotocatálisis heterogénea. b. Fotocatálisis heterogénea. La fotocatálisis heterogénea permite la degradación, e incluso la mineralización, de contaminantes orgánicos recalcitrantes presentes en el agua o en el aire, básicamente mediante el uso de un semiconductor, una fuente de irradiación y la presencia de oxigeno en el medio de reacción.

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Son numerosos los estudios que obtienen buenos resultados con la Fotodegradación de compuestos orgánicos como fenoles, aguas residuales de las industrias farmacéuticas, madereras, de pesticidas, etc, haciendo que esta técnica se deba tener en cuenta en el momento de elegir un tratamiento para aguas contaminadas. (PSA, 2003) La oxidación fotocatalítica ha sido estudiada desde 1976, pero sólo hasta mediados de los años 80 se plantea la posibilidad de aplicar estos procesos al tratamiento de aguas contaminadas. Desde ese momento dicho proceso se ha constituido en una excelente alternativa para el tratamiento de aguas contaminadas con compuestos orgánicos. Entre sus ventajas se encuentran: •

La facilidad para el tratamiento de mezclas de compuestos (el método no es selectivo)

•

Los tiempos cortos para la remoción.

•

La obtención de efluentes de óptima calidad.

•

Sus bajos costos de operación.

•

La fácil adaptación a diferentes condiciones.

La primera de las anteriores es tal vez una de las más importantes, pues como ocurre en el tratamiento biológico de mezclas de compuestos contaminantes algunos de estos pueden ser refractarios (no biodegradables) y/o biocidas (matan los microorganismos), o en algunos casos, los productos de degradación formados pueden ser tóxicos para los microorganismos, haciendo que este tipo de tratamiento sea totalmente inútil. Además, cualquier tipo de productos de degradación de naturaleza orgánica formado en el proceso de oxidación fotocatalítica será finalmente oxidado a CO2, agua y en algunos casos hasta ácidos minerales, permitiendo la mineralización completa del contaminante. c. Criterio de aplicabilidad De acuerdo a lo anterior, los procesos de fotocatálisis para la degradación de contaminantes en agua, suponen una aplicación altamente novedosa y prometedora, con un importante campo potencial de aplicación. Esta afirmación se ve apoyada por la gran cantidad de patentes y artículos científicos que han sido publicados en los últimos años. (Blake, 1994,1995, 1997, 1999, 2001). Desde el

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punto de vista de aplicaciones prácticas, tanto el proceso de fotocatálisis heterogénea con TiO 2, es un de los procesos fotolíticos mas estudiados en la actualidad. Aunque estos procesos fueron considerados, a principios de los 90, como una especie de técnica universal para el tratamiento de compuestos orgánicos en agua, una gran cantidad de resultados contradictorios ha llevado a una percepción mas conservadora sobre las posibilidades reales de aplicación de este tipo de tecnologías y procesos, percepción que es enfocada ahora hacia aplicaciones más concretas y específicas. (PSA, 2003) Desde el punto de vista de aplicaciones, la única regla general es que no hay reglas, ya que cada agua residual es diferente a otra. Como consecuencia, siempre se debe realizar un estudio de viabilidad para valorar el posible tratamiento de un contaminante determinado y para optimizar la mejor opción para cada problemática. En un intento de proporcionar algunas directrices con respecto a criterios objetivos de aplicabilidad, con base en la experiencia acumulada en la Plataforma Solar Almería (PSA) (PSA, 2003), se proponen los siguientes indicadores para ayudar a identificar aplicaciones potenciales que puedan resultar factibles: Ø Los procesos de fotocatálisis suelen funcionar mejor en aguas donde los contaminantes orgánicos aparecen en concentraciones máximas entre 100 -700 mg/L. Esto esta relacionado con la absorción de luz en la disolución, adsorción de los contaminantes en el fotocatalizador, aumento de la fuerza iónica al mineralizarse el contaminante. Normalmente las concentraciones de contaminante por encima de 1 g/L no son apropiadas para procesos de fotocatálisis solar, a menos de que se haga una dilución previa. Ø Contaminantes biodegradables: los procesos biológicos siempre son los mas económicos para contaminantes biodegradables, por lo tanto, sólo cuando los contaminantes son persistentes los procesos fotocatalíticos tienen sentido.

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Ø Contaminantes con difícil tratamiento convencional: un factor indicativo puede ser el hecho de que los contaminantes presentes no tengan un tratamiento individualizado sencillo o que aparezcan en concentraciones que hagan el tratamiento convencional difícil. Ø Contaminantes normalmente conflictivos dentro de mezclas com plejas de compuestos orgánicos: una de las principales ventajas de la fotocatálisis (como se mencionó anteriormente), es que es un proceso no selectivo, lo que permite que contaminantes no biodegradables puedan ser tratados dentro de las aguas residuales en las que aparecen muchos otros compuestos orgánicos. Los contaminantes peligrosos aparecen generalmente dentro de mezclas complejas y en concentraciones susceptibles para los procesos fotocatalíticos. Las recomendaciones anteriores dan un indicio del tipo de problemática para la que pueden ser potencialmente efectivos los procesos de fotocatálisis. Sin embargo, existen unas condiciones adicionales antes de abordar el estudio de viabilidad y son: Ø Eficiencia del proceso razonable: la capacidad del tratamiento debe ser bastante alta para que el proceso de fotocatálisis resulte práctico, ya que muchos procesos de oxidación resultan ser demasiado lentos para ser económicamente viables. El uso de oxidantes adicionales como: S2O8, H2O 2, O 3 puede ayudar a aumentar el rendimiento. Ø Los fotones debe ser eficazmente utilizados: la tecnología a aplicar debe optimizar la captación de fotones a ser usados, de la misma forma que la energía por molécula destruida debe ser baja para lograr que el proceso sea viable. Ø Los procesos de operación y mantenimiento deben ser simples: la implementación de cualquier tecnología de fotocatálisis requiere una operación, supervisión y mantenimiento mínimos.

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Las aplicaciones que cumplan con los dos grupos de requisitos anteriormente mencionados, son candidatas para procesos de fotocatálisis teniendo en cuenta que un estudio de viabilidad debe ser siempre considerado.

2. REACCIÓN FOTO FENTON 2.1

REACCION FENTON

La reacción Fenton fue descubierta por H.J.H. Fenton en 1894 y se puede definir como la generación catalítica de radicales hidroxilo, especie oxidante primaria, formada a partir de la reacción en cadena entre el ión ferroso o férrico y el peróxido de hidrógeno. La oxidación generalmente ocurre en rangos ácidos de pH, sin necesidad de recurrir a altas presiones o temperaturas, y utilizando equipamiento convencional. Por años el descubrimiento de Fenton sólo atrajo el interés por descifrar el mecanismo detallado por el cuál tiene lugar la oxidación. Aún cuando no ha sido posible desarrollar un modelo cinético detallado, se sabe que la oxidación involucra un gran número de productos de degradación y reacciones elementales. El radical hidroxilo es en extremo reactivo y se forma por la descomposición catalítica del peróxido de hidrógeno en un medio ácido. Existen una gran variedad de compuestos orgánicos que son posibles de degradar con el reactivo Fenton (tabla 2). Algunos compuestos son más difíciles de degradar que otros, requiriendo de temperaturas más elevadas para su oxidación. Por ejemplo el benceno o el fenol se oxidan con relativa facilidad, mientras que los derivados clorados son menos reactivos y demandan mayor tiempo para su tratamiento o temperaturas más elevadas. En muchos casos, un substrato orgánico aparentemente reacio al tratamiento puede ser oxidado alterando las condiciones de temperatura, pH o concentración de catalizador. Las condiciones óptimas del tratamiento dependerán necesariamente de cada efluente en particular, su composición y toxicidad. (PSA, 2003)

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Tabla 2. Compuestos orgánicos susceptibles de oxidación mediante el reactivo de Fenton (Martínez y López, 2002).

ACIDOS Cadena

ALCOHOLES ALDEHIDOS Cadena Cadena

AROMATICOS AMINAS Monociclitos : Cadena abierta:

OTROS Eteres:

abierta:

abierta:

abierta:

Benceno

Dietilamina

Tetrahidro

Fórmico

Metanol

Formaldehído

Fenol

Dimetilformamida Furano

Propiónico

Etanol

Acetaldehído

Hidroquinona

n-Propilamina

Isopropanol

Isobutiraldehido

Ter-Butanol

Glioxal

Monosustituido:

Cíclicos:

Cíclicos:

Láctico

Fenil metanol

Benzaldehido

Málico

(bencílico)

Propilendiamina

Policíclicos

Cíclicos:

Cetonas:

Anilina

Metil-etilcetona Dihidroxiacetona

Polisustituidos:

Polioles :

Sustituidos :

Sustituidos:

Derivados:

Varios:

Glucónico

Etilen glicol

Tricloro

Clorobenceno

Acido etilen

Antra-

Tartárico

Glicerol

Acetaldehido

Clorofenoles

Dinitrilo

quinona

Trinitrotolueno

Tetracético

Pigmentos

Para-Nitrofenol

Explosivos (RDX (mono

Propilendiol

o Aciclonita) 2.2

diazo)

REACCIÓN FOTO FENTON

Normalmente, la reacción Fenton ocurre con Fe (II), pero también sucede con sales de hierro (III). El hierro (III) es un agente fuertemente oxidante. Las principales sales conocidas y que son utilizadas en la fotosensibilización son el fluoruro, bromuro y cloruro. El cloruro se hierro generalmente se encuentra hexahidratado (FeCl3·6H2O) en la forma de granos amarillos. También se encuentran formando parte de otras sales. Además del Fe 3+, existen otras especies del Fe (III) que son fotoactivas, tales como Fe (OH) 2+ y el Fe 2(OH) 24+ , y su importancia depende del pH y de la longitud de onda de radiación. La fotólisis ocurre por disociación del complejo en estado excitado debido a la transferencia de energía del metal al ligando para producir el radical hidroxilo, por lo

14

y

tanto, la fotosensibilización con Fe3+ se realiza con participación del sensibilizador en reacciones químicas

(reacciones redox que llevan a un cambio de estado del

sensibilizador). Haber y Waiser sugirieron un mecanismo de reacción donde se formaba HO? (Hincapié Y Marín, 2003) por la ecuación 6. Dichos radicales podían reaccionar luego por dos vías, la oxidación de Fe (II) (una reacción improductiva) (Ec.6) y el posterior ataque de la materia orgánica. (Ec.7)

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + HO- + HO • Ec. 5 Fe2+ + HO • → Fe3+ + HO -

Ec. 6

RH + HO • + H2O → ROH + H3O+ → Pr oductos oxidados. Ec. 7 A pH < 3, la reacción es autocatalítica, ya que el Fe (III) descompone H2O 2 en O 2 y H 2O a través de un mecanismo en cadena:

Fe 3 + + H 2 O 2 ⇔ Fe - OOH 2 + + HO - + HO • Ec. 8 Fe - OOH 2 + → HO 2 + Fe 2 +

Ec. 9

HO 2 • + Fe 2 + → Fe 2 + + HO2

Ec. 10

HO 2 • + Fe 3 + → Fe 2 + + O 2 + H + Ec. 11

HO • + H 2 O2 → H 2 O + HO2 • Ec. 12 El proceso es potencialmente útil para destruir contaminantes, ya que es muy efectivo para la generación de HO ?, pero un exceso de iones Fe2+, puede atraparlos (ecuación 6), al igual que el mismo H2O 2 o el radical perhidroxilo (ecuación 13) (Blanco, 2001)

HO • + HO 2 • → H 2 O + O 2 Ec. 13 El proceso de Fenton no conduce a la mineralización, formación de CO 2, agua e iones inorgánicos, debido a que durante la reacción los iones Fe 3+ se van acumulando mientras que los iones de Fe 2+ son consumidos hasta que la reacción se detiene, sin embargo el proceso se ve fuertemente incrementado por la irradiación de con luz UV/visible que

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promueve la fotorreducción de los iones férricos (Fe 3+) a los iones ferrosos (Fe 2+) por medio de la ecuación 14 permitiendo de esta manera que la reacción continúe. (Blanco, 2001).

Fe 3 + + H 2 O + hv → Fe 2 + + HO • Ec. 14

Figura 1. Vías para la formación de los radicales hidroxilo, según la reacción foto Fenton. (Hincapié y Marín, 2003) Complejos de fotolisis de Fe (III)

Longitud de onda