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Oxidación anódica directa del tolueno sobre electrodos de sno2 dopado




Enviado por gonza04



    1. Resumen
    2. Objetivos
    3. Electrodos de
      sno2
    4. Incineración
      electroquímica
    5. Parte
      experimental
    6. Bibliografia

    RESUMEN

    El trabajo
    realizado consiste principalmente en la Oxidación Electroquímica del tolueno utilizando
    Ánodos dimensionalmente estables como electrodo de
    trabajo, caso especifico los electrodos de SnO2 dopado
    con Sb y Ni, así como su caracterización para la
    evaluación del progreso de la
    incineración electroquímica. El trabajo se
    encuentra dividido en tres capítulos.:

    El Capitulo I, describe las propiedades y aplicaciones
    de materiales
    oxidados que pertenecen al ordenamiento cristalino tipo rutilo
    (SnO2), fabricación de electrodos con este tipo
    de material soportados en una superficie de aleación
    metálica (acero galvanizado
    FeZn) mediante procesos a
    altas temperaturas (Pirólisis), 20 en total con un
    promedio de adherencia de 0.0624 mg de oxidos/cm2; el
    estudio y caracterización de los electrodos de
    óxido de estaño dopado con antimonio y
    níquel mediante técnicas
    electroquímicas de Voltametría Cíclica las
    cuales presentan una buena estabilidad anódica resultado
    del proceso de
    adherencia al soporte , en este caso la aleación (acero
    galvanizado FeZn). Los electrodos obtenidos se sometieron a
    diferentes medios acuosos
    como son el medio ácido ( H2SO4 ) en
    concentraciones que variaron de 0.125M a una de 0.5 M y en otra
    en medio básico ( NaOH ) al 0.1M; de igual forma se ha
    empleado la microscopía como técnicas
    fisicoquímicas.

    El Capitulo II, se detalla el uso de electrodos de
    óxidos metálicos en la oxidación
    electroquímica de compuestos aromáticos,
    proponiendo un modelo para
    comprender los procesos de oxidación de los compuestos
    orgánicos en la producción anódica de oxígeno
    sobre óxidos metálicos clasificando a los
    electrodos en electrodos "no-activos" o
    "activos" dependiendo si la especie de oxígeno se
    encuentra Fisisorbida o Quimisorbida en la capa de óxidos;
    determinar los parámetros en el seguimiento de la electrólisis para el proceso de
    oxidación anódica del tolueno sobre los electrodos
    de oxido de estaño dopado con antimonio y níquel
    SnO2-Sb-Ni, determinando para este caso las
    eficiencias de corriente total
    (2) y eficiencia de
    corriente instantánea (ECI) en función
    del tiempo
    teniendo como parámetro la DQO para su
    determinación; Descripción del modelo matemático el
    cual nos proporciona la predicción de eficiencia de
    corriente durante la oxidación electroquímica del
    compuesto orgánico (Tolueno). en el cual se definen dos
    posibles comportamientos según sea el valor de la
    densidad de
    corriente límite aplicada a la célula
    o reactor electroquímico. Siendo una Reacción
    controlada por transferencia de carga si (iapli <
    iLim). Y la otra Reacción controlada por
    transporte de
    materia si
    (iapl > iLim),

    El Capitulo III, presenta la parte experimental de la
    incineración electroquímica del tolueno, para ello
    inicialmente se ha constituido la curvas patrón del
    analisis instrumental en base a medidas de absorbancias y
    transmitancias en el Espectrofotómetro SPECTRONIC*
    GENESYS 5,
    para luego registrar mediante análisis espectrográfico la evolución del comportamiento
    en el proceso de oxidación anódica directa de el
    Tolueno en el reactor electroquímico de Discos giratorios
    trabajado a una densidad de corriente límite
    (iLim) de 3.01×10-7 A.cm-2 por
    un tiempo de 35 minutos. Se determina además el
    coeficiente de transferencia de masa experimental para los
    electrodos de SnO2-Sb-Ni, tipo discos giratorios en el
    reactor electroquímico usado para la oxidación
    electroquímica del Tolueno 2.23901×10-8 m
    s-1el que se obtuvo mediante Voltametría
    Cíclica usando el Polarógrafo RADELKIS
    OH-102.

    ABSTRACT

    This Investigation Called "OXIDACION ANODICA DIRECTA DEL
    TOLUENO SOBRE ELECTRODOS DE SnO2 DOPADO" is divided in
    tree parts.

    The first part CHAPTER I, describe, property and
    applications of oxides materials that are include into the
    crystalline structure(SnO2) kind Rutilo, fabrications
    of electrodes whit this kind of oxide material support on a
    surface of metallic alloy (galvanic stainless FeZn) through
    process to high temperature (Pirólisis), study and
    characterization of tin’s oxides doping electrodes with
    antimony and nickel through Voltametric Cycle’s
    electrochemistry techniques. to end of that the electrodes
    present a good anodic stability result of the adherence’s
    substrate process, in this case galvanic stainless (FeZn), they
    were submitted to different watery system like that acid medium
    with a H2SO4 solution (0.125M – 0.5M)
    and basic medium with NaOH solution (0.1M); so like
    physicchemistry Microscopic techniques.

    The second part CHAPTER II, the use of electrodes of
    metallic oxides is detailed in the electrochemical oxidation of
    compound aromatic, proposing a model to understand the organic
    compound oxidation’s process in the anodic production of
    oxygen over metallic oxides, classifying the electrodes in
    "active electrodes" or "nonactive electrodes" depending if the
    oxygen species is physicssorbed or chemisorbed in the layer of
    the oxides, determining the parameters following the electrolysis
    to the process of anodic oxidation of toluene over the electrodes
    of tin’s oxide doping with antimony and nickel
    (SnO2-Sb-Ni) determining to this case the efficiencies
    of total current 2) and
    efficiency of instantaneous current (ECI) in function of the time
    having as parameter the DQO for their determination; describing
    the mathematic model which provide us the prediction of current
    efficiency during the electrochemical oxidation of the organic
    compound (Toluene), where are defining two possible behaviors as
    it is the value of the density of current limit applied to the
    cell or electrochemical reactor. Being a Reaction controlling by
    load transfer if (iapli <iLim). And the
    other Reaction controlled by matter transport if
    (iapl> iLim).

    The third part CHAPTER III, it consists on the
    description of the experimental part in the electrochemical
    incineration of the Toluene, defining the Patron curves of
    absorbities and transmities in the Espectrofotometryc
    "SPECTRONIC * GENESYS 5",
    to register by means of analysis spectrographic the evolution of
    the behavior in the process of Anodic Direct Oxidation of the
    Toluene in the electrochemical reactor of revolvable
    Disks.

    In this part we also determining the coefficient of
    transfer of experimental mass for the electrodes of
    SnO2-Sb-Ni, in the electrochemical reactor type
    revolvable disks used for the electrochemical oxidation of the
    Toluene by means of Cyclic Voltametric using the Polarograph
    RADELKIS OH-102.

    The Tesysties

    INTRODUCCIÓN

    El crecimiento de histórico de la actividad
    industrial humana ha producido un gran numero de problemas
    medioambientales, la generación de residuos con una
    contribución cada vez mayor de compuestos de alta
    toxicidad, ha crecido de forma espectacular. Este aumento en la
    peligrosidad de los residuos proviene de la
    diversificación e intensificación de la actividad
    industrial.

    En muchos casos la cantidad de residuos recogidos por
    determinadas empresas a nivel
    mundial observaron que la mayor cantidad de residuos producidos
    son disolventes orgánicos no Halogenados (22 %del total),
    otro 21% de los residuos son ácidos o
    sales inorgánicas y un 12% son sales de metales pesados
    (Cr, Ba, As, Hg, etc.); los residuos generados son transportados
    a plantas de
    tratamiento en las que se realizan procesos adecuados para su
    eliminación o transformación. Las operaciones de
    tratamiento pueden ser:

    • Físicas (Sedimentación,
      centrifugación, flotación, arrastre por aire o vapor,
      filtración, etc.).
    • Físico-químicas (Solidificación,
      floculación, absorción, extracción,
      etc.).
    • Químicas (Oxidación, reducción,
      neutralización, precipitación).
    • Tratamiento biológico.
    • Métodos térmicos (Incineración,
      pirólisis, vitrificación).

    En el tratamiento de los compuestos orgánicos
    tóxicos se considera la oxidación química como un
    proceso caro en comparación con los procesos
    biológicos. Uno de los gastos
    principales está causado por el consumo de
    productos
    oxidantes que hay que añadir al agua residual
    para producir la oxidación de los compuestos
    tóxicos. Los oxidantes más habitualmente usados son
    Cl2, HClO-, O3,
    H2O2, MnO4-.
    Además del elevado coste de algunos de estos reactivos, se
    debe considerar que el uso de oxidantes puede generar un nuevo
    problema ya que durante el proceso se pueden obtener productos de
    oxidación con elevada toxicidad (organoclorados) o
    subproductos de la reacción que deben ser eliminados de
    las aguas antes de ser vertidos al medio
    acuático.

    Muchos de los procesos utilizados en el tratamiento de
    las aguas residuales pueden se mejorados grandemente mediante el
    uso de la electroquímica, Así por ejemplo, mediante
    procesos de depósito catódico se pueden recuperar
    iones metálicos disueltos en aguas residuales. De forma
    similar, algunos de los oxidantes empleados en el tratamiento de
    aguas, como por ejemplo el ozono, el peróxido de hidrógeno, el Cl2, el
    hipoclorito o el dióxido de cloro se pueden producir o
    generar electroquímicamente. Otros procesos
    electroquímicos aprovechables en la eliminación de
    contaminantes son la electrodiálisis,
    electroflotación, intercambio iónico
    electroquímico, tratamiento electroquímico de
    suelos, etc.
    Además de estas técnicas, se puede emplear la
    oxidación electroquímica directa (oxidación
    anódica) para realizar la eliminación completa o
    parcial de contaminantes de distinta naturaleza
    presentes en aguas residuales.

    El uso de electrodos de óxidos metálicos
    para diversas aplicaciones tecnológicas es relativamente
    reciente. El Hallazgo o invención de este tipo de
    electrodos, generalmente denominados ánodos
    dimensionalmente estables (DSA), es debido a Henry Beer que
    patentó este tipo de electrodos en el año de
    1965.

    El desarrollo de
    estos electrodos ha sido impulsado por la demanda de la
    industria
    más importante desde el punto de vista
    electroquímico, la industria cloro-sosa.

    Se han estudiado una gran variedad de materiales para la
    constitución de electrodos DSA para ser
    utilizados en la eliminación-transformación
    electroquímica de compuestos orgánicos e
    inorgánicos. Los electrodos investigados han sido
    metálicos: platino, oro, paladio,
    tanto en forma másica como altamente dispersados en
    soportes adecuados, pasando por electrodos tipo DSA
    soporte/SnO2 y electrodos carbonosos, grafito,
    carbón vítreo y electrodos de diamante
    dopado.

    Los compuestos aromáticos comprendían
    antiguamente un pequeño grupo de
    sustancias que poseían sabor y olor aromático y se
    obtenían a la vez de los aceites esenciales, de los
    bálsamos, de las resinas, etc.

    Como un caso concreto y
    desde el punto de vista ambiental, el Tolueno en las aguas es un
    problema dada su toxicidad directa. Por su volatilidad escapa
    parcialmente a la atmósfera, pero su
    solubilidad en agua es suficiente para provocar problemas de
    contaminación en los cuerpos de aguas
    superficiales y subterráneas. Sin embargo, el tolueno que
    tiene una presión de
    vapor de 2.9 kPa a 20 ºC, se evapora rápidamente en
    aire. Este tolueno en fase gas reacciona con
    otros contaminantes gaseosos, como los óxidos de
    nitrógeno, en presencia de luz solar. Estas
    reacciones generan el llamado smog fotoquímico que
    es una mezcla de gases
    fuertemente oxidantes y muy
    tóxicos.

    Uno de los tratamientos más adecuados que se
    puede realizar a un efluente que contiene contaminantes altamente
    tóxicos es la oxidación anódica directa,
    bien para la degradación completa de los contaminantes
    orgánicos (la llamada incineración o combustión electroquímica) o para su
    transformación en otros residuos orgánicos no
    tóxicos a los que se pueden realizar tratamientos
    biológicos. En todos estos procesos es fundamental contar
    con materiales electródicos que tengan una elevada
    eficiencia en la eliminación-transformación de los
    compuestos orgánicos, así como una buena
    estabilidad en condiciones de polarización anódica,
    como es el caso del SnO2 dopado con antimonio y
    níquel para ser usado en la electroxidación
    anódica del tolueno como electrodos dimensionalmente
    estables.

    Los Autores.

    OBJETIVOS

    • Objetivos Generales.
      • Realizar la oxidación anódica
        directa del Tolueno Sobre Electrodos de SnO2
        Dopado
    • Objetivos específicos.
      • Elaborar electrodos de dióxido de
        estaño dopado.
      • Caracterizar los electrodos mediante
        Voltametría Cíclica
      • Aplicar Métodos Electroquímicos para
        determinar el coeficiente de transferencia de masa
        km del ánodo de SnO2-Sb-Ni en
        la célula
        electroquímica.
      • Determinar la eficiencia de corriente para
        estimar la reacción de oxidación
        anódica directa del compuesto orgánico
        (Tolueno).

    ELECTRODOS DE SnO2

    1. El dióxido de estaño cristaliza con
      una estructura tetragonal, tipo rutilo y su
      mineral se denomina casiterita. Este óxido es
      estable a elevadas temperaturas y resiste al ataque
      químico producido por los ácidos y bases
      comunes[30]. Es un semiconductor tipo n con una
      amplia separación entre la banda de
      conducción y la banda de valencia (3.5 – 4.0
      eV). [4-10] La conductividad del SnO2
      aumenta al junto con la temperatura [6]. Este es un
      comportamiento típico de los semiconductores.

      La conductividad de este material también
      se puede aumentar grandemente mediante la introducción controlada de
      deficiencias de oxígeno en la estructura o mediante
      la introducción de un átomo dopante en la red
      cristalina. Algunos dopantes empleados son el
      arsénico, el cloro, el fósforo, pero sin duda
      los elementos más utilizados para aumentar la
      conductividad del dióxido de estaño a
      temperatura ambiente
      han sido el indio, el antimonio y el fluor [5]
      .

      Estos óxidos presentan algunos aspectos
      como su buena conductividad (de tipo metálico) y su
      estructura cristalina, estructura tipo rutilo. Esta
      estructura cristalina es adoptada por muchos
      dióxidos de un buen número de metales del
      bloque p ( Sn ,Pb, Ge, Te, y Si) de la tabla
      periódica de los elementos químicos como
      metales de transición de las series 3d, 4d y 5d (Ti,
      Cr, Mn, Nb, Ru, Rh, Ta, Ir, Pt, etc.).

      Los óxidos de estos metales pueden
      clasificarse como conductores metálicos, con
      excepción de los óxidos de Ge, Sn, Te, Si,
      Ti, V, Mn, Pb y Nb.[18] Sin embargo algunos de
      estos dióxidos metálicos presentan una
      conductividad suficiente por sí mismos para poder
      usados como electrodos (ejem. PbO2 y
      MnO2) o pueden doparse apropiadamente para que
      aumenten su conductividad.

      La estructura cristalina típica del Rutilo,
      de simetría tetragonal se presenta en la figura
      1.1.

      Para ver el gráfico
      seleccione la opción "Descargar" del menú
      superior

      Fig.1.1:
      Representación esquemática de la
      estructura tipo rutilo

      Cada catión se encuentra situado en el
      centro de un octaedro formado por oxígenos. Los
      átomos de oxígeno se encuentran en el centro
      de un triangulo equilátero formado por los cationes
      metálicos. La distancia mas corta entre el metal y
      metal se da a lo largo del eje c de la celdilla unidad. La
      mejora de las capas de oxido mixto electrocatalítico
      es la similitud entre las estructuras cristalinas de diversos
      óxidos, que como lo indicamos es del tipo
      rutilo.

      Esta similitud promueve que se formen disoluciones
      sólidas más estables tanto química
      como electroquímicamente, o aumenten grandemente la
      dispersión del metal noble[10, 18,
      21,28,3] mejorando sus propiedades
      electrocatalíticas.

    2. ELECTRODOS DE SnO2 PROPIEDADES Y
      APLICACIONES
    3. EMPLEO DE ELECTRODOS
      soporte/SnO2 DIMENSIONALMENTE
      ESTABLES.

    Los principales requisitos que tienen que cumplir un
    material electrolítico para poder ser usado en
    aplicaciones tecnológicas son:
    [28]

    1. Elevada área superficial.
    2. Alta conductividad eléctrica.
    3. Buenas propiedades
      electrocatalíticas.
    4. Estabilidad mecánica y electroquímica
      prolongada.
    5. Elevada selectividad.
    6. Disponibilidad y bajo coste.
    7. Inocuidad.

    Aunque todas estas propiedades combinadas son
    necesarias en las aplicaciones tecnológicas de un
    electrodo, alguno de estos puntos requiere alguna atención especial, dependiendo de la
    aplicación del electrodo. Los puntos (2) y (4) son
    aquellos que tienen mas interés
    cuando se quiera trabajar con densidades de corrientes
    elevadas, sin embargo es el punto (3) el más estudiado
    desde un punto de vista fundamental.

    Al introducir un dopante adecuado se observa como la
    transferencia de carga mejora notablemente, y en el caso del
    dopado con Sb (composición nominal 13% en átomos)
    el comportamiento obtenido es parecido al de un metal, y de
    hecho tiene una respuesta al par Fe+2
    /Fe+3 mas reversible que la del electrodo de
    platino.

    Esta transición en las propiedades
    eléctricas del SnO2 dopado ha sido comprobada
    por varios autores. [28, 24] A niveles de dopado
    suficientemente altos se puede obtener un semiconductor
    degenerado que presentan propiedades metálicas, como por
    ejemplo, una dependencia muy débil de su conductividad
    eléctrica con la temperatura.

    Un punto débil de los electrodos de
    SnO2 para poder ser usado como electrodo DSA
    (Ánodo Dimensionalmente Estable) es su baja estabilidad
    en condiciones de polarización anódica. Un
    electrodo soporte/SnO2-Sb usado como
    ánodo en la reacción de producción de
    oxígeno sufre, a las pocas horas de funcionamiento, un
    brusco aumento de potencial, lo que es indicativo de que el
    electrodo presenta una elevada resistencia al
    paso de la corriente. En este momento se dice que el electrodo
    se encuentra "desactivado".

    En general para todos los electrodos DSA de oxigeno
    existen varios posibles mecanismos de desactivación:
    [3]

    • Pasivación del sustrato
      metálico.
    • Disolución del depósito.
    • Decapado del depósito.
    1. Un electrodo Dimensionalmente Estable consta de
      una base electroconductora, sobre la cual se aplica un
      recubrimiento activo, compuesto de óxido de metal
      del grupo platino y de una mezcla de óxidos de
      metales, que contienen de titanio o de tantalio y como
      mínimo un óxido más de metal de
      aleación, seleccionado del grupo: estaño,
      plata, cromo, lantano, aluminio, cobalto, antimonio, molibdeno,
      níquel, hierro,
      volframio, vanadio, fósforo, boro, berilio, sodio,
      calcio, estroncio, plomo, cobre y
      bismuto. La relación del contenido del metal del
      grupo platino a los restantes metales de recubrimiento de
      óxido es de (20:100) – (85:100).

      1. El soporte metálico utilizado debe ser
        resistente a la corrosión electroquímica
        buena conductividad eléctrica, baja densidad,
        etc.

        El Pretratamiento realizado a la superficie
        del metal consiste en un desengrasado químico
        con acetona ( se puede utilizar el desengrasado
        electroquímico) seguido de un ataque
        químico sumergiendo el soporte en una
        disolución de ácido oxálico (10 %
        en peso) o HCl 0.08M durante 1 hora a
        ebullición. Este proceso elimina la capa
        superficial de óxidos del metal y aumenta la
        rugosidad superficial, lo que proporcionara una mejor
        adherencia de los óxidos
        electrocatalíticos.

        El ácido oxálico reacciona en
        caliente con el metal produciéndose los oxalatos
        respectivos de un color característico que
        permanecerán en solución. Finalizado el
        Pretratamiento se enjuagan con abundante agua destilada
        e inmediatamente se comienza a realizar el
        depósito de óxidos

      2. Pretratamiento de los Soportes.

        Se preparan soluciones con sales de los metales a
        depositar.

        SnCl4 .5H2O 10% en
        peso.

        SbCl3 1% en peso.

        NiCl3 2.1% en peso.

        En Etanol absoluto.

        La solución precursora se aplicara al
        sustrato mediante un pincel suave, o mediante el uso de
        un spray humedeciendo bien la superficie, sin que
        llegue a gotear. Una vez aplicada la solución se
        deja secar al aire durante unos minutos.

      3. Aplicación de la solución
        precursora.

        El electrodo seco con las sales precursoras en
        su superficie se introduce en un horno mufla durante 10
        minutos a 200 ºC.

        Los pasos 1.3.2 y 1.3.3 se repiten hasta
        alcanzar el espesor deseado. Etiquetar los electrodos
        con una letra separada por un guión el cual nos
        indicara el número de pirólisis. Por
        ejemplo un electrodo de SnO2-Sb preparado
        con 18 procesos de pirólisis se denominara
        E-18.

      4. Formación de óxidos por
        descomposición térmica
        (pirólisis).
      5. Activación final del
        electrodo.

      Con el fin de obtener una capa bien oxidada de
      SnO2 y evitar la formación de
      subóxidos o hidratos de estaño, que
      desmejoran las propiedades del electrodo, se
      realizará un tratamiento térmico final
      durante una hora a 450ºC. conviene no superar esta
      temperatura ya que hay que evitar que el sustrato del metal
      se oxide dando lugar a óxidos del metal soporte no
      conductores que empeoraran sensiblemente las propiedades de
      los electrodos DSA (Ánodos Dimensionalmente
      Estables).

    2. OBTENCIÓN DE ELECTRODOS.

      1. ADHERENCIA DE OXIDOS SOBRE EL
        SOPORTE
    3. PRUEBAS DE ADHERENCIA

    Se ha empleado 40 placas rectangulares de 2 x 4 cm y
    0.5 mm de espesor como base metálica de acero
    galvanizado (aleación Fe-Zn) actuando como soporte; para
    luego realizar el tratamiento térmico de dichas placas,
    los datos
    registrados servirán para la determinación de la
    adherencia de óxidos procedentes de la solución
    precursora.

    Se trabajaron con distintas muestras de
    solución precursora:

    1. Solución precursora con Sb como elemento
      dopante:

    SnCl4 19.725 g

    Sb2O3 1.973
    g

    Etanol 250 ml

    En esta muestra
    los resultados de adherencia son satisfactorios, se
    registra un incremento progresivo de formación de
    óxidos sobre la capa superficial. Sin embargo la
    formación de agrietamiento es una
    característica de esta capa la cual se desprende
    fácilmente.

    b) Solución precursora con Sb
    y Ni como elementos dopantes:

    SnCl2 14.5 g

    Sb2O3 1.2 g

    NiCl3 1.7 g

    Etanol 250 ml

    Al igual que la solución precursora de
    óxidos anterior, la adherencia es progresiva y
    homogénea.

    c) Solución precursora
    con Sb y Au como elementos dopantes:

    SnCl4 8.86 ml

    SbCl3 0.63 ml

    AuCl3 3.06 ml

    Etanol 250 ml

    El oro como elemento dopante presenta resultados
    satisfactorio al igual que el níquel.

    Los datos obtenidos nos muestran la
    progresión de la adherencia de los óxidos con
    la pirólisis sobre la base metálica , estas
    fluctúan desde los 0 mg/cm2 hasta los
    0.1845 mg/cm2 .

    Graficando y comparando las muestras podemos
    observar una mayor adherencia por parte del electrodo dopado
    con Sb, sin embargo el agrietamiento es mas pronunciado en
    esta muestra, razón por el cual la solución
    precursora se almacena sobre estas grietas dando un
    incremento mayor de adherencia sobre las mismas como se
    observa en el grafico 1-7.

    Para ver el gráfico
    seleccione la opción "Descargar" del menú
    superior

    GRAFICO 1-7:
    Comparación de la adherencia de oxidos entre las
    muestras de electrodos dopados con (a) Sb, (b) Sb-Ni y (c)
    Sb – Au.

    El gráfico 1-8 nos muestra el progreso de la
    adherencia exclusivo del sustrato, lo resaltante con esta
    representación es la presentación del
    número de pirólisis óptimo la cual esta
    entre el 18 y el 20, a partir del cual se nota una
    caída en la adherencia del sustrato, con lo que
    podemos concluir en que aun realizando un mayor numero de
    pirólisis, no obtendremos mayor adherencia.

    Para ver el gráfico
    seleccione la opción "Descargar" del menú
    superior

    GRAFICO 1-8:
    Comparación del progreso de la adherencia de oxidos
    entre las muestras de electrodos dopados con (a) Sb, (b)
    Sb-Ni y (c) Sb – Au.

    INCINERACIÓN
    ELECTROQUÍMICA

    2.1 Introducción a la Cinética
    Electroquímica

    La Electródica es la ciencia
    que estudia la cinética y mecanismos de las reacciones
    electroquímicas que ocurren cuando dos fases se ponen
    en contacto. En esta situación, las propiedades de las
    fronteras de cada fase se ven modificadas con cambios en la
    distribución de cargas,
    originándose finalmente una diferencia de potencial.
    La Cinética Electroquímica estudia la
    velocidad
    en la que ocurre una reacción electroquímica.
    Se puede considerar que la misma es la transformación
    química que experimenta una sustancia en la interfase
    en presencia de un electrolito al generarse o aplicarse una
    diferencia de potencial. En el primer caso (generación
    del potencial) tenemos un par galvánico fuera
    del equilibrio
    y en el segundo caso (potencial aplicado externamente)
    tenemos una electrólisis.

    La velocidad de una reacción
    electroquímica,
    v, se define como el
    número de moles de sustancia electroreducida o
    electrooxidada por unidad de tiempo y por unidad de
    área de electrodo. En esta definición queda
    definido el tipo de sustancia a electrodepositar, o sea que
    su composición química se conoce de antemano.
    La velocidad de la reacción se puede escribir en
    función de cada uno de los reactivos y productos. Por
    ejemplo para la reacción de electroreducción de
    iones hidrógeno, tendremos:

    2 H+ (ac) + 2e-
    (metal) ® H2
    (g) (1)

    vH2 = –
    ½·vH+ (2)

    Es decir que la velocidad de aparición de
    hidrógeno molecular es igual a la mitad de la
    velocidad de desaparición del
    hidrogenión.

    En Electroquímica, la velocidad
    de reacción se expresa generalmente en términos
    de densidad de corriente, i, (o corriente
    eléctrica, I) puesto que la magnitud
    medible es la corriente eléctrica en un
    amperímetro. Ambas magnitudes se relacionan por la
    ley de
    Faraday.

    i = n F v (3)

    Donde v es la velocidad de
    reacción y n es el número de
    electrones involucrados en la reacción
    electroquímica por mol de la sustancia para la cual se
    define la velocidad de reacción. Igualmente se
    cumple;

    I = n F A v (4)

    Considerando a A como el área
    real del electrodo.

    2.4 Mecanismos de Transporte.

    Como dijimos al principio de este tema, la interfase
    metal/electrolito es en realidad la interacción entre un conductor
    electrónico y uno iónico. La circulación
    de corriente tiene lugar por electrones en el primero e iones
    en el segundo. La conversión de uno en otro se realiza
    por medio de la reacción electroquímica. La
    fase electrolítica está constituída
    principalmente por dos tipos de entidades; soluto y
    solvente. Las partículas de soluto de un
    electrolito constituyen especies cargadas, siendo
    generalmente iones. Los iones al moverse tienen la propiedad
    de establecer fuerzas de interacción entre si
    (interacciones ión-ión) y con el solvente
    (interacciones ión-solvente) de naturaleza
    química y física diversa.
    Estas interacciones están básicamente regidas
    por fuerzas electrostáticas y
    térmicoestadísticas. El balance de fuerzas
    entre ellas determina el movimiento
    de las partículas en el electrolito. En
    Electroquímica tenemos cuatro tipos fundamentales de
    fenómenos de transporte.

    2.4.1 Difusión.

    Se define como el transporte de materia que surge
    como resultado del cambio
    de potencial químico de un componente dado en varios
    lugares del electrolito. Esto significa que se origina una
    alta probabilidad de transporte de
    partículas desde el punto del electrolito donde hay
    mayor concentración al de menor concentración
    (o de mayor a menor coeficiente de actividad).

    2.4.2 Convección.

    Se define como el proceso de transporte de masa
    resultante de la acción mecánica producida por el movimiento
    de una porción macroscópica del electrolito
    sea espontánea o inducida por otro agente externo.
    Las fuerzas que pueden originar ese movimiento masivo
    pueden ser de naturaleza mecánica, agitación,
    (convección forzada) y/o la originada por la
    acción de la fuerza
    gravitatoria en porciones del electrolito con diferentes
    densidades (convección natural o libre). Esta
    misma se puede originar por transferencia de calor
    entre puntos diferentes del electrolito. La
    conducción térmica es un proceso de
    transferencia de calor que se realiza entre
    moléculas del electrolito a diferentes
    temperaturas.

    2.4.3 Migración.

    Se conoce como el transporte de masa y carga
    debido la acción de un campo
    eléctrico. Generalmente, este campo
    eléctrico es aplicado externamente mediante una
    fuente de
    poder, aunque también puede ser el originado
    internamente por una pila. El fenómeno de
    migración provoca un movimiento cuya dirección queda prácticamente
    determinada por la geometría del electrodo. En el caso
    más común de un electrodo plano (chapa), las
    líneas de campo son perpendiculares a la superficie
    del mismo. Los iones se dirigirán al electrodo de
    polaridad opuesta siguiendo la misma dirección de
    las líneas de campo (no se consideran efectos de
    borde). Las reacciones electroquímicas afectan a los
    procesos de transporte, ya que resultan en la
    formación y desaparición de los componentes
    de una reacción, además en el aumento o
    consumo de energía eléctrica. Debido a
    ello es necesario establecer un balance de masas apropiado
    teniendo en cuenta dichas reacciones.

    2.5 Migración
    Iónica.

    Se conoce como flujo de
    migración
    para el componente iesimo de un
    electrolito (Ji) como el producto
    de la concentración de la especie i en el seno de la
    solución (ci) y su
    velocidad de transporte en ese medio
    (vi). Tanto el flujo como la
    velocidad de transporte son vectores
    que están caracterizados por la misma
    dirección y sentido, es decir, la del campo
    eléctrico.

    Ji = ci vi
    (21)

    La velocidad del movimiento iónico,
    entonces, será proporcional a la intensidad del
    campo aplicado. Consideremos como dijimos anteriormente,
    que los electrodos son planos y que la coordenada
    perpendicular a la superficie del metal es y. La
    intensidad del campo será:

    Ei = –
    |Zi
    |
    F(∂φ/∂y)

    (22)

    Donde φ
    es el potencial en la solución
    electrolítica y el signo negativo indica que el
    ión se mueve en sentido contrario al del campo
    aplicado, F es la constante de Faraday y
    /Zi/ es el valor absoluto del número de
    oxidación del ión.

    La velocidad de movimiento o transporte del
    ión i será directamente proporcional a
    la intensidad del campo eléctrico (v a
    E):

    vi = – ui
    |Zi
    |
    F(∂φ/∂y)

    (23)

    donde el factor de proporcionalidad se define como
    ui movilidad iónica, es decir, el
    factor que caracteriza la naturaleza de cada ión y
    sus propiedades conductoras. El significado formal de
    ui corresponde a la velocidad de
    transporte por migración bajo campo eléctrico
    unidad. Esta magnitud se expresa en
    V-1m2s-1.

    Sustituyendo:

    Ji,mig= – ui
    ci |Zi
    |
    F(∂φ/∂y)

    (24)

    Según la Ley de Faraday se puede vincular
    el flujo de transporte por migración,
    Ji,mig, con la intensidad de
    corriente que transporta dicho ion i,
    Ii
    según:

    Ii = Zi F A
    Ji
    (25)

    Donde A es el área del electrodo
    donde tiene lugar la reacción. Para evitar problemas
    en la determinación del área del metal, se
    define una magnitud alternativa; la densidad de corriente,
    ii del componente iésimo
    como el cociente entre la corriente transportada por el ion
    i y el área A del
    electrodo.

    ii = Ii /A =
    Zi F
    Ji

    (26)

    Considerando que existen n iones en el
    electrolito, podemos calcular la densidad de corriente
    total circulante, i, como:

    (27)

    Para el caso del movimiento exclusivamente por
    migración, ji
    será:

    ji = – Zi2
    F2 ui ci

    (∂φ/∂y)
    (28)

    la cual representa la densidad de corriente de
    migración de i cuando se aplica un campo
    eléctrico de intensidad
    |Zi|F
    (∂φ/∂y).
    Entonces para la densidad total de
    migración:

    (29)

    Es importante hacer notar que el cociente entre
    ji y la intensidad del campo
    -|Zi|F(∂φ/∂y)
    posee unidades de conductividad, c [S
    m-1], por lo tanto se
    cumplirá:

    jmig = – F
    |Zi
    | χ
    (∂φ/∂y)

    (30)

    Esta ley es análoga a una Ley de Ohm
    para soluciones electrolíticas.

    1. Es tolueno es un líquido no corrosivo,
      claro e incoloro con un olor suave y punzante semejante al
      del benceno.

      El tolueno que tiene una presión de vapor
      de 2.9 kPa a 20 ºC, se evapora rápidamente en
      aire. Este tolueno en fase gas reacciona con otros
      contaminantes gaseosos, como los óxidos de
      nitrógeno, en presencia de luz solar. Estas
      reacciones generan el llamado smog
      fotoquímico que es una mezcla de gases fuertemente
      oxidantes y muy tóxicos.

      El tolueno puede encontrarse en la manufactura del benceno también se
      usa como sustrato químico para el disocinato de
      tolueno, el fenol, el bencilo y sus derivados, el
      ácido benzoico, los sulfanatos de tolueno, los
      nitrotoluenos, el veniltolueno y la sacarina, así
      como disolventes par pinturas y revestimientos o como
      componente de combustibles para automóviles y
      aviones.

    2. Comportamiento electroquímico del
      tolueno.

      Los productos estables en solución
      obtenidos durante los tratamientos electroquímicos
      se analizan mediante la medida del carbono
      orgánico total (COT).

      La identificación de las concentraciones
      obtenidas durante la electrolisis se realiza comparando los
      tiempos de retención y absorbancias UV-Vis con los
      de los correspondientes patrones. Realizados en el
      espectrofotómetro UV-Vis Genesys 5

    3. OXIDACIÓN ELECTROQUÍMICA DE
      COMPUESTOS AROMATICOS CON ELECTRODOS DE SnO2
      DOPADO

      1. a) Eficiencias
        totales

        La eficiencia en corriente () de una
        determinada reacción electroquímica, por
        ejemplo

        , se calcula tomando al electrón como
        un reactivo, [25] según la
        ecuación:

        (37)

        Donde:

        QB = carga usada para formar el
        producto de interés.

        Q = carga total usada pasada para la
        electrólisis.

        La eficiencia así definida puede ser
        menos del 100% por diversa causas, como por ejemplo
        reacciones químicas o
        electroquímicas paralelas del producto,
        reacciones electrónicas no deseadas (como la
        oxidación del disolvente ), mala selectividad
        para la reacción de interés,
        etc.

        En las reacciones de oxidación de
        compuestos orgánicos se puede obtener una gran
        variedad de compuestos orgánicos intermedios que
        pueden quedar en solución (compuestos
        orgánicos más oxidados, de difícil
        identificación en muchos casos) o pueden
        abandonar el reactor electroquímico en forma de
        gas ( CO2 principalmente). Es por ello que
        para llevar un seguimiento adecuado de la
        evolución de la electrólisis es necesario
        el uso de parámetros globales, tales como la
        Demanda Química de Oxígeno (DQO) y el
        Carbono Orgánico Total (COT) con el fin de
        cuantificar la efectividad de las
        reacciones.

        b) Eficiencias
        instantáneas.

        En la oxidación de un compuesto
        orgánico puede suceder que la eficiencia en
        corriente varíe durante la reacción para
        la formación de intermedios solubles
        difícilmente oxidables o por envenenamiento de
        los electrodos. La eficiencia en corriente se puede
        definir para un intervalo breve de tiempo durante la
        electrólisis, entre t y t + t, de tal
        manera que podamos seguir la evolución de este
        parámetro. La carga pasada a través de
        una célula electroquímica en ese periodo
        de tiempo es:

        (46)

        Si el intervalo de electrólisis
        seleccionado es corto podemos calcular la llamada
        eficiencia de corriente instantánea (ECI). Para
        las reacciones de oxidación
        electroquímica de compuestos orgánicos en
        los que se produce simultáneamente la
        reacción de producción
        electroquímica de oxígeno se puede
        calcular la eficiencia en corriente instantánea
        [2] según la
        ecuación:


        (47)

        Donde es el flujo de oxígeno (volumen por unidad de tiempo) procedente
        del ánodo en ausencia del compuesto
        orgánico a determinado tiempo t. Este valor de
        eficiencia instantánea es un indicativo de la
        cantidad de oxígeno que se incorpora a las
        moléculas orgánicas, y que por tanto no
        fluye fuera de la célula
        electroquímica.

        1. Determinación experimental del
          coeficiente de transferencia de masa
          (km)
      2. Eficiencia en corriente
    4. PARÁMETROS PARA EL SEGUIMIENTO DE LA
      ELECTROLISIS:

    El coeficiente de transporte de masa de la
    célula electrolítica empleada con los electrodos
    de SnO2-Sb-Ni se ha determinado mediante una serie
    de medidas de la corriente límite en la reacción
    de oxidación-reducción del par
    ferro/ferricianuro. [22]

    Como electrolito se utilizó una mezcla
    equimolar de ferrocianuro y ferricianuro de potasio en
    distintas concentraciones en hidróxido de sodio
    0.1M.

    Se empleó una concentración de
    ferro/ferricianuro que varió entre 0 y 0.008M

    Utilizando el Polarógrafo
    Radelkis – OH-102 con un rango de voltaje
    que vario de 0 a 2 voltios con una velocidad de barrido
    =50
    mV.s-1 ERPt .

    Para las disoluciones que contienen el par ferro/ferri
    se observa como al aumentar el potencial de la célula
    aumenta la corriente del proceso redox que sucede en
    cátodo y ánodo. Esta corriente aumenta hasta que
    alcanza un valle donde la corriente la corriente no
    varía sustancialmente con el potencial aplicado. La
    altura de este valle es proporcional a la concentración
    de las especies de hierro en la disolución, esta es la
    llamada "corriente límite del proceso redox para el par
    ferro/ferri". Cuando el potencial de la célula se eleva
    aún más, la corriente aumenta bruscamente debido
    a la reacción de oxidación-reducción del
    electrolito o del disolvente. Si representamos el valor de
    corriente límite del proceso redox en función de
    la concentración de ferro/ferricianuro se obtiene una
    relación lineal. Utilizando la pendiente de esta recta,
    podemos calcular el coeficiente de transferencia de masa
    (km) utilizando la ecuación (50) modificada
    para este proceso:

    (65)

    Donde:

    =
    la pendiente de la recta.

    n = 1= numero de electrones implicados en el
    proceso.

    F = constante de Faraday.

    A = el área electródica.

    Ilim = intensidad de corriente
    límite.

    =
    Concentración del par ferro/ferri.

    PARTE
    EXPERIMENTAL

    1. MATERIALES Y EQUIPOS

    En esta parte de la investigación se utilizaron
    principalmente materiales de laboratorio
    para la preparación de soluciones:

    • Vasos de precipitación
    • Probetas
    • Pipetas
    • Fiolas
    • Matraz
    • Varilla de vidrio
    • Soportes Universales

    Los equipos empleados para el desarrollo del proceso
    de incineración electroquímica así como
    los para los análisis se mencionan a
    continuación:

    • Polarógrafo RADELKIS
      OH-102
    • Espectrofotómetro SPECTRONIC* GENESYS
      5
    • Reactor Electroquímico de Discos
      Giratorios
    • Equipo de Osmosis
      OSMONIC EZ-20
    • Balanza digital SHIMADZU
      AW220
    • Mufla LABOR MÜSZERIPARI MÜVEK LR-
      202
    • Microscopio Electrónico
    • Agitador magnético
    1. REACTIVOS

    Con la finalidad de garantizar la pureza de nuestras
    soluciones se emplearon los reactivos químicamente puros
    y diluidos en agua osmotizada: los reactivos utilizados
    fueron:

    • Tolueno QP.
    • H2SO4 QP.
    • NaOH
    • HCl QP
    • Alcohol Etilico 96°
    • Agua Osmotizada
    1. Para llevar a cabo el desarrollo experimental en
      la oxidación del tolueno nos basaremos en lo
      descrito en el capitulo II en el cual definimos
      experimentalmente la densidad de corriente límite y
      parámetros de control
      como la DQO, las pruebas
      se realizan en una celda electroquímica y el reactor
      electroquímico las cuales se describen en el
      tratamiento de datos respectivo; y con ayuda de
      instrumentos de análisis encontraremos el
      comportamiento del tolueno en proceso de oxidación
      electroquímica reflejada en la eficiencia de
      corriente.

      1. TIPO DE DISEÑO: FACTORIAL
        2n

        Se ha aplicado un diseño Factorial 23
        para comparar tres variables y su efecto sobre el grado de
        oxidación del tolueno para el proceso de
        incineración electroquímica u
        oxidación anódica

        TABLA 3-7: Diseño
        experimental

        Nº de
        muestra

        t(min)

        C(mmol.L-1)

        DQO
        (mol.L-1)

        respta: ECI
        (Amp)

        1

        0.0

        6.3234

        56.9109

        0.9957

        2

        5.0

        6.0628

        54.5658

        0.9957

        3

        10.0

        5.9326

        53.3932

        0.9957

        4

        15.0

        5.8023

        52.2206

        0.9957

        5

        20.0

        5.2812

        47.5307

        0.9957

        6

        25.0

        4.2390

        38.1510

        0.9874

        7

        30.0

        1.0600

        9.5435

        0.2470

        8

        30.5

        0.5914

        0.0000

        0.1377

        ANÁLISIS de
        SIGNIFICANCIA:

        Utilizando el orden de la plantilla del
        factorial 23 de 8 pruebas y empleando el
        método de Yates obtenemos los
        siguientes resultados:

        TABLA 3-8: Análisis de
        significancia

        Para ver la tabla seleccione
        la opción "Descargar" del menú
        superior

        ANÁLISIS DE SIGNIFICANCIA Y
        REGRESIÓN

        A partir de la suma de cuadrados de la tabla
        anterior se puede afirmar que la variable de mayor
        influencia para la oxidación anódica del
        tolueno es el tiempo identificado como [A] seguido de
        la concentración del tolueno [B].

        Y=
        a0+a1*X1+a2*X2+a3*X3

        grados de libertad 4

        Parámetros 4

        Experimentos 8

        FINALMENTE LA ECUACIÓN DE
        REGRESIÓN SERÁ:

        TABLA 3-9: parámetros de la
        ecuación de regresión

        ECI =

        Y

        cte =

        a0
        =

        -0.3735

        tiempo =

        a1
        =

        0.0142

        Conc. =

        a2
        =

        0.1330

        DQO =

        a3
        =

        0.0087

        ECI=-0.3735+0.0142(t)+0.1330(C)+0.0087(DQO)

        TABLA 3-10:
        Estadísticos del Diseño

        Suma de
        cuadrados

        Promedio de los
        cuadrados

        F

        Valor crítico
        de F

        0.949845

        0.316615

        60.564002

        0.000864

        0.020911

        0.005228

        0.970756

        Error
        típico

        Estadístico
        t

        Probabilidad

        Inferior
        95%

        Superior
        95%

        Inferior
        95.0%

        Superior
        95.0%

        0.2130

        -1.7538

        0.1543

        -0.9649

        0.2178

        -0.9649

        0.2178

        0.0050

        2.8384

        0.0469

        0.0003

        0.0281

        0.0003

        0.0281

        0.2008

        0.6627

        0.5438

        -0.4244

        0.6905

        -0.4244

        0.6905

        0.0203

        0.4297

        0.6895

        -0.0476

        0.0650

        -0.0476

        0.0650

        Comparando la F de Fisher calculado Fc =
        60.5640 y el F de Fisher tabulado al 5% F = 3.79 y al
        1% F = 6.99, se puede asegurar que el tiempo de la
        electrolisis es más influyente en el proceso de
        oxidación anódica del compuesto
        aromático que la concentración de
        electrolito.

      2. DISEÑO EXPERIMENTAL DE LA
        OXIDACIÓN ANÓDICA DEL
        TOLUENO
      3. TIEMPO CRÍTICO

      Se ha determinado el tiempo crítico con la
      ecuación (60)

      Obteniendo un valor de 19.013 min. para la
      oxidación anódica directa del
      tolueno.

      Podemos visualizar el significado de este
      parámetro en los diagramas correspondientes a la
      evolución de la concentración del tolueno y
      el DQO del electrolito (gráficos 3-8 y 3-9).

    2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
    3. Resultados y Discusión de
      resultados

    Tabla N° 3.11 : Resultados de adherencia
    del electrodo de SnO2 dopado

    DOPANTE

    N° de pirolisis
    óptimo

    Mg.cm-2
    depositados

    Observaciones

    Sb

    20

    0.1022

    La capa de óxidos es oscura y presenta
    agrietamiento

    Sb – Ni

    18

    0.0624

    Existe una adherencia firme y
    uniforme

    Sb – Au

    18

    0.0583

    Existe similitud con las placas dopadas con
    Sb-Ni

    A partir del 15 proceso de pirolisis en los electrodos
    dopados con Sb, el agrietamiento se manifiesta y es cada vez
    mas pronunciado restándole firmeza a la capa de
    óxidos.

    En los electrodos dopados con Sb-Ni la cantidad de
    óxidos adheridos al soporte iniciando el proceso de
    pirólisis es mayor que los dopados con Sb-Au; es
    básicamente esta su ventaja y se mantiene a lo largo de
    las pruebas de adherencia.

    Tabla N° 3.12:
    Caracterización

    Análisis

    Medio

    Voltagrama

    Velocidad de barrido

    Potencial de la corriente de
    difusión

    Potencial de la corriente
    residual

    Sobrepotencial de O2

    ácido

    V-I (anexos)

    25 mV/s

    0.5 V

    >0.3 V

    Estabilidad Anódica

    ácido

    V-V (anexos)

    25 mV/s

    0.44 – 0.495 V

    >0.425 V

    Los análisis voltamétricos realizados
    para la caracterización del electrodo nos indican que en
    medio ácido (H2SO4 0.5 M) el
    electrodo de SnO2 dopado con Sb-Ni tiene estabilidad
    o pueden trabajar eficientemente entre potenciales 0.444 y
    0.495 V. , si en algún momento de la electrolisis el
    potencial sobrepasa los 0.5 V se estará produciendo
    oxigeno,

    La variación del potencial estará
    influenciada por la conductividad de la solución
    electrolítica.

    Tabla N° 3.13: Coeficiente de Transferencia
    de Masa

    Voltagrama

    [Fe+2/Fe+3]
    (M)

    Ilim (A)

    E(ILim) (V)

    Gráfico 3.2

    0.002

    2.16E-05

    0.454

    Gráfico 3.3

    0.004

    2.32E-06

    0.51

    Gráfico 3.4

    0.006

    2.40E-06

    0.6

    Gráfico 3.5

    0.008

    2.76E-06

    0.62

    El medio es básico (NaOH 0.1 M), la
    conductividad de la solución electrolítica es
    directamente proporcional a concentración del par
    electrolítico, y se manifiesta en el incremento de la
    densidad de corriente limite y del potencial.

    A partir de estos datos se obtiene un valor de
    km = 2.23901×10-8 m
    s-1
    el mismo que es razonable dentro de este
    sistema de
    trabajo, de esta forma podemos comparar el valor de
    km hallado para este sistema con otros tomados de la
    bibliografía
    (Pág. 256: km = 4.10×10-6
    ms-14; Pág. 261: km =
    1.076×10-4ms-1)[9].

    Tabla N° 3.14: Evolución de la
    concentración del tolueno en función al tiempo
    durante la oxidación anódica directa,

    t (min)

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    30.5

    C(mol/L)

    0.0063

    0.0061

    0.0059

    0.0058

    0.0053

    0.0042

    0.0011

    0.0006

    Observando la disminución de la
    concentración del tolueno en función al tiempo y
    contrastando estos resultados con lo descrito en el grafico
    3.9, se observa que la concentración cae bruscamente a
    partir de los 19 minutos de iniciada la
    incineración electroquímica, que es cercano al
    valor obtenido al describir matemáticamente el tiempo
    critico de oxidación anódica del tolueno el cual
    es tc = 19.013 min.

    Se presenta en anexos un cuadro de
    biodegradación del tolueno el cual muestra que en un
    proceso aclimatado se llega a la degradación
    total
    de este compuesto aromático en 20
    días
    de llevado el proceso y haciendo una
    comparación de degradación del mismo compuesto
    por oxidación anódica directa se llega empleando
    para esto el reactor de discos giratorios un tiempo
    optimo de 35 minutos
    como se observa en el grafico 3-9 de
    esta tesis.

    CONCLUSIONES

    En este trabajo de tesis estudiamos el comportamiento
    del tolueno frente a los electrodos de oxido de estaño
    dopado con antimonio y níquel. Los cuales presentan un
    comportamiento similar a los electrodos metálicos; las
    características de este comportamiento la mencionamos a
    continuación:

    • Se ha realizado la oxidación anódica
      del tolueno sobre electrodos de SnO2-Sb-Ni que
      actuó como ánodo en el reactor
      electroquímico de discos giratorios con una densidad
      de corriente límite (iLim) de

      3.01×10-7 A.cm-2
    • Se ha confeccionado electrodos de distinta
      composición y a diferente número de pirolisis
      observando que el electrodo de composición
      SnO2-Sb-Ni presenta mayor adherencia sobre el
      soporte de aleación FeZn (acero galvanizado) obtenido
      en 20 Pirolisis. trabajados a 200 °C y activados
      durante una hora a 450 °C.
    • Mediante voltagramas obtenidos de la técnica
      de análisis electroquímico (Voltametría
      Cíclica) se caracterizaron los electrodos obteniendo lo
      siguiente:

    Estabilidad anódica del electrodo:
    0.444V-0.495V

    Potencial de producción de oxigeno:
    0.5V

    Potencial de reducción del sustrato:<
    0.425V

    • Se determino el coeficiente de transferencia de masa
      experimental de los electrodos de SnO2-Sb-Ni
      en el reactor electroquímico mediante voltagramas de
      Voltametría cíclica a diferentes concentraciones
      del par redox Fe+2/Fe+3,
      Obteniéndose un valor de:

    km = 2.23901×10-8 m
    s-1

    • Se ha determinado que la eficiencia de corriente
      total en la incineración electroquímica del
      tolueno alcanza un valor de:

    Eficiencia Total: 2 =
    0.568
    :

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    – Washington D.C.

    3 ARVIA Alejandro Jorge, BOLZAN Jorge Alfredo (O.E.A)
    "POLAROGRAFIA" 2da Edicion 1987, Universidad Nacional de
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    Gonzalo, AQUINO MACHA

    Freddy Dante, TORRES OJEDA

    HUANCAYO – PERÚ

    2005

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