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Obtención de dióxido de titanio dopado con hierro mediante lixiviación ácida de arenas negras de ilmenita para su potencial aplicación en procesos fotocatalíticos

Resumen

Este trabajo de investigación aborda un estudio de lixiviación ácida de mineral de ilmenita para la obtención de dióxido de titanio dopado con hierro (TiO2-Fe) con el fin de evaluar su actividad fotocatalítica. La primera etapa consistió en la purificación de un pre-concentrado de arenas negras, provenientes de Barbacoas-Nariño, mediante separación por tamices; seguida de una etapa de concentración magnética en seco. Este concentrado fue sometido a un proceso de molienda por una hora donde se trabajó con todo el mineral pasante del tamiz con abertura de 75 µm. Posteriormente se llevó a cabo un proceso de lixiviación con ácido clorhídrico donde se estudió el efecto de las principales variables como: concentración de ácido, cantidad de agente reductor y tiempo de lixiviación. Las condiciones que permitieron obtener la mayor disolución de hierro corresponden a la mayor concentración de ácido clorhídrico (7.5 M) y la mayor cantidad de agente reductor agregado (0 g), de esta manera se obtuvo un sólido de TiO2-Fe con un alto grado de pureza. Posteriormente a los materiales sintetizados (TiO2-Fe) se les evaluó su actividad fotocatalítica mediante pruebas de oxidación de naranja de metilo bajo radiación de luz visible y UV; para esta etapa se partió de una solución con una concentración de 5 ppm con adición de peróxido de hidrógeno, los resultados demostraron que los sólidos obtenidos de TiO2-Fe eran fotoactivos bajo luz visible y se alcanzó un porcentaje degradación de hasta 99.88% en un tiempo de 90 minutos. Finalmente, los sólidos obtenidos fueron caracterizados por diferentes técnicas como: difracción de rayos x (XRD), Microscopia electrónica de barrido (SEM), Espectroscopia de energía dispersa (EDS) y Espectroscopia de reflectancia difusa UV-Vis; esta caracterización comprobó que se pudo obtener TiO2-Fe con un alto grado de pureza y como consecuencia se redujo el ancho de banda lo cual aumentó la actividad fotocatalítica de los sólidos obtenidos en comparación con la ilmenita.