Fotocatálisis con TiO2/ultravioleta y TiO2 CuSO4/visible como sistemas de desinfección para inactivar E. coli proveniente de agua residual doméstica

Abstract

El proceso de interés fue la fotocatálisis heterogénea con TiO2. Se elaboraron películas con el TiO2, sinterizadas a diferentes temperaturas, por la técnica sol-gel/sedimentación. Se realizó una caracterización física mediante: XRD, SEM, barrido UV-Vis y EDS. Por XRD se encontró para películas sol-gel la fase cristalina anatasa con planos (101), (004), (200), (105) y (211) el control TiO2 USP presentó las fases anatasa y rutilo. La mayor formación de agregados se observó en películas control TiO2 USP. Para películas sol-gel el gap varió de 3.2 a 3.2 eV y para el control fue de 3.1 eV. Los porcentaje de los compuestos en las películas varió con la temperatura de sinterizado. Se evaluaron los tratamientos fotocatalíticos frente a E. coli con las películas sinterizadas a diferentes temperaturas, encontrando la mayor inactivación (70.87%) con las sinterizadas a 450°C . Se realizó una selección de las mejores condiciones de operación del material de reactor (pyrex-cuarzo) y la fuente de luz (UV-Vis) donde se obtuvo la mayor inactivación con la combinación pyrex/UV (p 0.028 y <0.0001). Se realizaron curvas de inactivación fotocatalítica con diferentes concentraciones del microorganismo, logrando reducciones de hasta 6 órdenes de magnitud. Se desarrolló un protocolo para la modificación de las películas de TiO2 con diferentes compuestos, urea, tiourea y sulfato de cobre, utilizando lámparas fluorescentes| donde la modificación con CuSO4 (Ti: 0.03| Cu: 0.0018| S: 0.00051 moles) permitió obtener porcentajes hasta del 99.95 % de inactivación de E.coli a los 360 minutos. Se comparó la efectividad del tratamiento fotocatalítico con respecto a la desinfección con NaClO, encontrando 99.95 % de inactivación de E. coli a los 30 minutos. La toxicidad de los tratamientos se evaluó con los organismos Lactuca sativa e Hydra attenuata, siendo este último el más sensible frente a los tratamientos evaluados. Se retaron los sistemas a aguas crudas sin tratar, encontrando 100% y 85% de inactivación de E. coli con fotocatálisis en películas modificadas y fotocatálisis por sol-gel, respectivamente.