Processi degradativi di sostanze organiche mediati da ferro e suoi composti.

The aim of this research was to study the degradation of 4-sulfobenzoic acid (4-SBA), triggered by the presence of iron. 4-SBA belongs to the family of aromatic sulfonates (ASs), very acidic and highly hydrophilic compounds which can therefore be easily found in wastewater from paper or textile industries. The focus of the work was on the comparison between a reductive process caused by zero valent iron (ZVI) and an oxidation process, achieved by Fenton reagent. The system proved to be very complex, due to the corrosion of iron and the formation of its oxidized species. These phenomena are strictly dependent on reaction conditions and have a central role in the understanding of degradation mechanisms. The experiments were conducted by placing the substrate in contact with stirred iron wool, changing pH conditions and purging different gases (N2, O2, air). The degradations were followed by HPLC analysis. In the same way some tests of degradation on caffeine, taken as a model pollutant, were carried out. In oxidizing conditions (pH 3, purging O2), a significative disappearance of 4-SBA has been observed. Purging N2, a mild degradation of 4-SBA was achieved only at low pH. To evaluate the formation of hydroxyl radicals during the reaction, electron paramagnetic resonance analysis (EPR) was carried out. For the same purpose some reactions have been repeated adding 2-propanol as OH radicals scavenger. Finally, a comparison was made between the degradations obtained by Fenton process of a 4-SBA solution and of the same solution after 60 minutes of contact with ZVI, bubbling air, at different pH conditions.

Il presente lavoro di ricerca si è posto come obiettivo lo studio di degradazione, da parte di diverse forme chimiche del ferro, dell'acido 4-solfobenzoico (4-SBA). Questo fa parte della famiglia dei solfonati aromatici (ASs), composti molto acidi e fortemente idrofilici che dunque si possono ritrovare facilmente in acque di scarico proveniente dall'industria cartaria o tessile. In particolare l'attenzione è stata focalizzata sul confronto tra un processo di trasformazione riduttivo con ferro zero valente (ZVI) e un processo di ossidazione con reattivo di Fenton. Il sistema si presenta molto complesso, a causa della corrosione del ferro e della formazione delle sue specie ossidate. Questi fenomeni, strettamente dipendenti dalle condizioni di reazione, sono fondamentali per la comprensione dei meccanismi di degradazione. Gli esperimenti sono stati condotti mettendo a contatto il substrato con lana di ferro posta in agitazione, variando le condizioni di pH e gorgogliando diversi gas (N2, O2, aria). Le cinetiche di degradazione sono state seguite tramite analisi HPLC. Con la medesima modalità sono state svolte alcune prove di degradazione sulla caffeina, presa come inquinante modello. In condizioni ossidanti (pH 3, gorgogliando O2 in soluzione), si è potuta osservare una discreta scomparsa del 4-SBA. Gorgogliando N2 invece si è notata una blanda degradazione di 4-SBA solo a pH acido. Per valutare la presenza di radicali ossidrile nell'ambiente di reazione sono state svolte analisi in risonanza elettronica di spin (EPR) e sono state condotte reazioni utilizzato 2-propanolo come scavanger di radicali OH. Infine si sono confrontate le degradazioni ottenute tramite processo Fenton, di una soluzione 4-SBA e della stessa soluzione dopo 60 minuti di contatto con ZVI, gorgogliando aria, a diverse condizioni di pH.