Vol. 13/ Núm. 1 2026 pág. 3236
https://doi.org/10.69639/arandu.v13i1.2113
Evaluación de materiales de soporte para la inmovilización de
TiO2 en el proceso fotocatalítico de degradación del
Dodecilbenceno Sulfonato Sódico
Evaluation of support materials for the immobilization of TiO2 in the photocatalytic
degradation process of Sodium Dodecylbenzene Sulfonate
Gilda Esther Rodríguez Espinoza
gildaroes1@gmail.com
https://orcid.org/0000-0001-8915-3377
Universidad Nacional Mayor de San Marcos
Lima – Perú
Víctor Pascual Sarmiento Maza
https://orcid.org/0000-0001-8915-3377
Universidad Nacional Mayor de San Marcos
Lima - Perú
Adriana María Castillo Corzo
acastillo@unjfsc.edu.pe
https://orcid.org/0000-0002-7415-1501
Universidad Nacional José Faustino Sanchez Carrión
Huacho – Perú
Miguel Angel Castillo Corzo
mcastilloc@unmsm.edu.pe
https://orcid.org/0000-0002-2652-799X
Universidad Nacional Mayor de San Marcos
Lima - Perú
Artículo recibido: 18 febrero 2026-Aceptado para publicación: 20 marzo 2026
Conflictos de intereses: Ninguno que declarar.
RESUMEN
El Dodecilbenceno Sulfonato Sódico (DBSNa) es un surfactante aniónico de uso generalizado,
cuya presencia en aguas residuales, representa un desafío por su toxicidad y persistencia en el
medio acuático, pese a tratamientos convencionales realizados. Una alternativa viable para esta
situación, sería aplicar Procesos de Oxidación Avanzada (POA) como es la fotocatálisis
heterogénea con dióxido de titanio (TiO2), semiconductor eficaz en la mineralización de una
amplia gama de compuestos. Por lo general los efluentes industriales y/o domésticos contienen
ciertas cantidades de DBSNa, el cual es considerado contaminante ambiental significativo.
Estudios evidencian que su presencia sobre los límites permisibles, representa un riesgo potencial
debido a los efectos tóxicos sobre diversos organismos acuáticos y terrestres. En la parte
experimental se llevará a cabo el proceso fotocatalítico de degradación del DBSNa a nivel
laboratorio, por lo que se realizó pruebas en soluciones de 30 ppm de DBSNa, empleando
nanopartículas de TiO2 Degussa P25 (NPs-P25) en un sistema de reacción batch y una fuente de
Vol. 13/ Núm. 1 2026 pág. 3237
luz artificial UV. Al realizar pruebas con el fotocatalizador en suspensión, con una concentración
de 0.4 g/L de TiO2 el proceso es más eficiente debido a una mayor superficie efectiva de las
nanopartículas expuestas a la fuente de luz UV. Finalmente se inmovilizó las NPs-P25, mediante
soportes de vidrio y polipropileno, con diferentes características superficiales. La evolución del
proceso fotocatalítico en todas las pruebas, se evaluó por espectrofotometría UV-visible y se
demostró la viabilidad del soporte de vidrio con superficie rugosa. Los porcentajes de degradación
del DBSNa con las NPs- P25 en suspensión y de manera soportada en el vidrio rugoso, alcanzaron
valores de 99.60% y 52.70% respectivamente.
.
Palabras clave: Fotocatálisis heterogénea, nanopartículas de TiO2, Dodecilbenceno
Sulfonato Sódico, soporte de vidrio
ABSTRACT
Sodium dodecylbenzene sulfonate (DBSNa) is a widely used anionic surfactant whose presence
in wastewater poses a challenge due to its toxicity and persistence in aquatic environments,
despite conventional treatments. A viable alternative to this situation would be to apply Advanced
Oxidation Processes (AOPs) such as heterogeneous photocatalysis with titanium dioxide (TiO2),
an effective semiconductor in the mineralization of a wide range of compounds. Industrial and/or
domestic effluents generally contain certain amounts of DBSNa, which is considered a significant
environmental pollutant. Studies show that its presence above permissible limits represents a
potential risk due to its toxic effects on various aquatic and terrestrial organisms. In the
experimental phase, the photocatalytic degradation process of DBSNa was carried out at the
laboratory level. Tests were performed in 30 ppm DBSNa solutions using Degussa P25 TiO2
nanoparticles (P25-NPs) in a batch reaction system with an artificial UV light source. When
testing with the photocatalyst in suspension, at a concentration of 0.4 g/L TiO2, the process was
more efficient due to the larger effective surface area of the nanoparticles exposed to the UV light
source. Finally, the P25-NPs were immobilized using glass and polypropylene supports with
different surface characteristics. The evolution of the photocatalytic process in all tests was
evaluated by UV-visible spectrophotometry, demonstrating the viability of the rough-surfaced
glass support. The degradation percentages of DBSNa with P25 nanoparticles in suspension and
supported on rough glass reached values of 99.60% and 52.70%, respectively.
Keywords: Heterogeneous photocatalysis, TiO2 nanoparticles, sodium dodecylbenzene
sulfonate, glass support
Todo el contenido de la Revista Científica Internacional Arandu UTIC publicado en este sitio está disponible bajo
licencia Creative Commons Atribution 4.0 International.
luz artificial UV. Al realizar pruebas con el fotocatalizador en suspensión, con una concentración
de 0.4 g/L de TiO2 el proceso es más eficiente debido a una mayor superficie efectiva de las
nanopartículas expuestas a la fuente de luz UV. Finalmente se inmovilizó las NPs-P25, mediante
soportes de vidrio y polipropileno, con diferentes características superficiales. La evolución del
proceso fotocatalítico en todas las pruebas, se evaluó por espectrofotometría UV-visible y se
demostró la viabilidad del soporte de vidrio con superficie rugosa. Los porcentajes de degradación
del DBSNa con las NPs- P25 en suspensión y de manera soportada en el vidrio rugoso, alcanzaron
valores de 99.60% y 52.70% respectivamente.
.
Palabras clave: Fotocatálisis heterogénea, nanopartículas de TiO2, Dodecilbenceno
Sulfonato Sódico, soporte de vidrio
ABSTRACT
Sodium dodecylbenzene sulfonate (DBSNa) is a widely used anionic surfactant whose presence
in wastewater poses a challenge due to its toxicity and persistence in aquatic environments,
despite conventional treatments. A viable alternative to this situation would be to apply Advanced
Oxidation Processes (AOPs) such as heterogeneous photocatalysis with titanium dioxide (TiO2),
an effective semiconductor in the mineralization of a wide range of compounds. Industrial and/or
domestic effluents generally contain certain amounts of DBSNa, which is considered a significant
environmental pollutant. Studies show that its presence above permissible limits represents a
potential risk due to its toxic effects on various aquatic and terrestrial organisms. In the
experimental phase, the photocatalytic degradation process of DBSNa was carried out at the
laboratory level. Tests were performed in 30 ppm DBSNa solutions using Degussa P25 TiO2
nanoparticles (P25-NPs) in a batch reaction system with an artificial UV light source. When
testing with the photocatalyst in suspension, at a concentration of 0.4 g/L TiO2, the process was
more efficient due to the larger effective surface area of the nanoparticles exposed to the UV light
source. Finally, the P25-NPs were immobilized using glass and polypropylene supports with
different surface characteristics. The evolution of the photocatalytic process in all tests was
evaluated by UV-visible spectrophotometry, demonstrating the viability of the rough-surfaced
glass support. The degradation percentages of DBSNa with P25 nanoparticles in suspension and
supported on rough glass reached values of 99.60% and 52.70%, respectively.
Keywords: Heterogeneous photocatalysis, TiO2 nanoparticles, sodium dodecylbenzene
sulfonate, glass support
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licencia Creative Commons Atribution 4.0 International.
Vol. 13/ Núm. 1 2026 pág. 3238
INTRODUCCIÓN
La aplicación de procesos de Oxidación Avanzada (POA), como es el proceso de
degradación por fotocatálisis, contribuye a la solución de problemas de contaminación ambiental
debido a su viabilidad desde el punto de vista tecnológico y ambiental. De acuerdo a Aguirre
(2019) estos procesos basados en principios fisicoquímicos, pueden cambiar la estructura de los
contaminantes, involucrando la generación y el uso de especies transitorias con elevado poder
oxidante, como es el radical hidroxilo OH°, con gran efectividad para la oxidación de materia
orgánica recalcitrante.
El Dodecilbenceno Sulfonato Sódico (DBSNa) es un surfactante aniónico de naturaleza
anfipática, el cual pertenece a la familia de los alquilbenceno sulfonatos lineales (LAS), con una
cadena alquílica de doce átomos de carbono (Showell, 2006). De acuerdo a Li et al., (2023) el
DBSNa se utiliza en una diversidad de sectores industriales, que abarcan desde la formulación de
detergentes y productos de limpieza hasta aplicaciones en pesticidas y productos farmacéuticos,
por lo que el contacto humano es permanente. La magnitud de su empleo se refleja en un consumo
global anual estimado en 4 x 106 toneladas, y su descarga representaría un riesgo de
contaminación potencial para los ecosistemas acuáticos (Zhang et al., 2015).
El DBSNa es una mezcla compleja de isómeros, su fórmula semidesarrollada general se
describe como Na+ -O3S-C6H4-CHR1R2, donde R1 y R2 representan cadenas alquílicas lineales,
que poseen un rango de cadena C10 a C15, es decir entre 10 y 15 átomos de carbono (Salager &
Fernández, 2004). La molécula se caracteriza por presentar un anillo bencénico central
disustituido en posición para (carbonos 1 y 4), el cual es bioresistente a la degradación bajo
tratamientos convencionales. A la vez presenta un grupo Sulfónico ionizado (SO3-) que sería la
cabeza polar y una cadena alquílica lineal con característica apolar o hidrófoba. (Jariyanosade &
Junyapoon, 2018).
La dualidad estructural del DBSNa presente en los detergentes, le brinda la
capacidad de reducir la tensión superficial del líquido en el cual se encuentra disuelto y formar
micelas, las cuales encapsularan grasas y otras moléculas insolubles en agua, por lo que
disminuyen las fuerzas de adhesión de las partículas de suciedad a una superficie. (Silva & Nieto,
2023). En la figura 1 se esquematiza la estructura molecular del DBSNa.
INTRODUCCIÓN
La aplicación de procesos de Oxidación Avanzada (POA), como es el proceso de
degradación por fotocatálisis, contribuye a la solución de problemas de contaminación ambiental
debido a su viabilidad desde el punto de vista tecnológico y ambiental. De acuerdo a Aguirre
(2019) estos procesos basados en principios fisicoquímicos, pueden cambiar la estructura de los
contaminantes, involucrando la generación y el uso de especies transitorias con elevado poder
oxidante, como es el radical hidroxilo OH°, con gran efectividad para la oxidación de materia
orgánica recalcitrante.
El Dodecilbenceno Sulfonato Sódico (DBSNa) es un surfactante aniónico de naturaleza
anfipática, el cual pertenece a la familia de los alquilbenceno sulfonatos lineales (LAS), con una
cadena alquílica de doce átomos de carbono (Showell, 2006). De acuerdo a Li et al., (2023) el
DBSNa se utiliza en una diversidad de sectores industriales, que abarcan desde la formulación de
detergentes y productos de limpieza hasta aplicaciones en pesticidas y productos farmacéuticos,
por lo que el contacto humano es permanente. La magnitud de su empleo se refleja en un consumo
global anual estimado en 4 x 106 toneladas, y su descarga representaría un riesgo de
contaminación potencial para los ecosistemas acuáticos (Zhang et al., 2015).
El DBSNa es una mezcla compleja de isómeros, su fórmula semidesarrollada general se
describe como Na+ -O3S-C6H4-CHR1R2, donde R1 y R2 representan cadenas alquílicas lineales,
que poseen un rango de cadena C10 a C15, es decir entre 10 y 15 átomos de carbono (Salager &
Fernández, 2004). La molécula se caracteriza por presentar un anillo bencénico central
disustituido en posición para (carbonos 1 y 4), el cual es bioresistente a la degradación bajo
tratamientos convencionales. A la vez presenta un grupo Sulfónico ionizado (SO3-) que sería la
cabeza polar y una cadena alquílica lineal con característica apolar o hidrófoba. (Jariyanosade &
Junyapoon, 2018).
La dualidad estructural del DBSNa presente en los detergentes, le brinda la
capacidad de reducir la tensión superficial del líquido en el cual se encuentra disuelto y formar
micelas, las cuales encapsularan grasas y otras moléculas insolubles en agua, por lo que
disminuyen las fuerzas de adhesión de las partículas de suciedad a una superficie. (Silva & Nieto,
2023). En la figura 1 se esquematiza la estructura molecular del DBSNa.
Vol. 13/ Núm. 1 2026 pág. 3239
Figura 1
Estructura molecular del Dodecilbenceno Sulfonato Sódico (DBSNa)
Fuente: Elaboración propia
El DBSNa se presenta como un sólido de color blanco a amarillo pálido, el cual se
encuentra incluido en la lista de substancias peligrosas (Hazardous Substance List), por parte de
agencias reguladoras como el Departamento de Transporte (DOT) y la Agencia de Protección
Ambiental (EPA) en Estados Unidos. La exposición prolongada al DBSNa puede acarrear
diversos efectos adversos; su inhalación puede provocar irritación de nariz, garganta y pulmones,
lo que ha sido asociada con la inducción de bronquitis. El contacto directo con la piel y los ojos
puede causar irritación y posible de daño ocular (TCI América, 2018)
En 1967 los investigadores A. Fujishima y K. Honda descubrieron la reacción de
fotocatálisis, al exponer el TiO2 bajo una luz visible, se produce la disociación fotocatalítica del
agua, surgiendo la producción de Hidrógeno y Oxígeno molecular. Los electrones y huecos (e- y
h+) fotogenerados en la superficie del catalizador TiO2 tienen un fuerte poder de reducción y
oxidación respectivamente, lo cual impulsa una variedad de reacciones, como la generación de
radicales con elevada capacidad oxidante hidróxilo (∙OH) y superóxido (O-2), aprovechable en la
degradación y mineralización de contaminantes orgánicos e inorgánicos, y posterior
transformación en productos inocuos como H2O y CO2 (Tomodachi, 2020).
La fotocatálisis heterogénea con TiO2 es un proceso químico inducido por la absorción
de luz por parte del material semiconductor, denominado fotocatalizador, el cual inicia cuando un
fotón con una energía igual o superior a la banda prohibida (Eg) del TiO2 incide sobre su
superficie. La absorción del fotón promueve un electrón (e-) de la banda de valencia a la banda
de conducción, generando simultáneamente un hueco positivo (h+) en la banda de valencia
(Redalyc, 2025). En la figura 2 se observa el efecto fotocatalítico con TiO2 durante el proceso de
degradación de contaminantes orgánicos.
Figura 1
Estructura molecular del Dodecilbenceno Sulfonato Sódico (DBSNa)
Fuente: Elaboración propia
El DBSNa se presenta como un sólido de color blanco a amarillo pálido, el cual se
encuentra incluido en la lista de substancias peligrosas (Hazardous Substance List), por parte de
agencias reguladoras como el Departamento de Transporte (DOT) y la Agencia de Protección
Ambiental (EPA) en Estados Unidos. La exposición prolongada al DBSNa puede acarrear
diversos efectos adversos; su inhalación puede provocar irritación de nariz, garganta y pulmones,
lo que ha sido asociada con la inducción de bronquitis. El contacto directo con la piel y los ojos
puede causar irritación y posible de daño ocular (TCI América, 2018)
En 1967 los investigadores A. Fujishima y K. Honda descubrieron la reacción de
fotocatálisis, al exponer el TiO2 bajo una luz visible, se produce la disociación fotocatalítica del
agua, surgiendo la producción de Hidrógeno y Oxígeno molecular. Los electrones y huecos (e- y
h+) fotogenerados en la superficie del catalizador TiO2 tienen un fuerte poder de reducción y
oxidación respectivamente, lo cual impulsa una variedad de reacciones, como la generación de
radicales con elevada capacidad oxidante hidróxilo (∙OH) y superóxido (O-2), aprovechable en la
degradación y mineralización de contaminantes orgánicos e inorgánicos, y posterior
transformación en productos inocuos como H2O y CO2 (Tomodachi, 2020).
La fotocatálisis heterogénea con TiO2 es un proceso químico inducido por la absorción
de luz por parte del material semiconductor, denominado fotocatalizador, el cual inicia cuando un
fotón con una energía igual o superior a la banda prohibida (Eg) del TiO2 incide sobre su
superficie. La absorción del fotón promueve un electrón (e-) de la banda de valencia a la banda
de conducción, generando simultáneamente un hueco positivo (h+) en la banda de valencia
(Redalyc, 2025). En la figura 2 se observa el efecto fotocatalítico con TiO2 durante el proceso de
degradación de contaminantes orgánicos.
Vol. 13/ Núm. 1 2026 pág. 3240
Figura 2
Proceso de fotocatálisis Heterogénea con TiO2
Fuente: Elaboración propia
De acuerdo a lo reportado por PEY (2008) la aplicación de la fotocatálisis resulta de
utilidad cuando la concentración del contaminante es por lo general valores menores a 0,5 g/L, en
caso que los tratamientos biológicos no sean efectivos, para el tratamiento de contaminantes bajo
la forma de mezcla compleja y situaciones en que los procesos convencionales resulten
complicados y costosos.
Las nanopartículas de TiO2 (NPs-P25) presentan carácter semiconductor, siendo capaces
de provocar reacciones de reducción y oxidación en los procesos de fotocatálisis heterogénea, que
permitirán la degradación y mineralización de sustancias contaminantes. En la naturaleza se
encuentra en sus tres formas cristalinas: brookita (estructura ortorrómbica), anatasa (estructura
octaédrica) y rutilo (estructura tetragonal), de las cuales el rutilo muestra cierta estabilidad,
mientras que las fases anatasa y brookita presentan energías superficiales menores que el rutilo.
(Rzaij, J. & Abass, A., 2020).
Las características principales del TiO2 son: sensibilidad a la luz (capacidad de absorber
radiación electromagnética en la región del UV), nula toxicidad y resistencia a fotocorrosión. En
cuanto a las propiedades estructurales, se considera que la anatasa y el rutilo presentan alta
fotoactividad, y la combinación sinérgica de ambas mejoraría la efectividad del fotocatalizador.
(Rodríguez et al., 2024). De acuerdo a Khedr et al. (2021), una transferencia de electrones desde
la fase anatasa a la fase rutilo, inhibe la recombinación de estos con los huecos h+ generados,
permaneciendo en la anatasa y permitiendo que ambas fases tengan actividad en el proceso de
fotocatálisis. La ampliación del espectro de absorción de luz se extiende hasta la zona visible,
siendo la fase rutilo la que proporciona la estabilidad al fotocatalizador.
Figura 2
Proceso de fotocatálisis Heterogénea con TiO2
Fuente: Elaboración propia
De acuerdo a lo reportado por PEY (2008) la aplicación de la fotocatálisis resulta de
utilidad cuando la concentración del contaminante es por lo general valores menores a 0,5 g/L, en
caso que los tratamientos biológicos no sean efectivos, para el tratamiento de contaminantes bajo
la forma de mezcla compleja y situaciones en que los procesos convencionales resulten
complicados y costosos.
Las nanopartículas de TiO2 (NPs-P25) presentan carácter semiconductor, siendo capaces
de provocar reacciones de reducción y oxidación en los procesos de fotocatálisis heterogénea, que
permitirán la degradación y mineralización de sustancias contaminantes. En la naturaleza se
encuentra en sus tres formas cristalinas: brookita (estructura ortorrómbica), anatasa (estructura
octaédrica) y rutilo (estructura tetragonal), de las cuales el rutilo muestra cierta estabilidad,
mientras que las fases anatasa y brookita presentan energías superficiales menores que el rutilo.
(Rzaij, J. & Abass, A., 2020).
Las características principales del TiO2 son: sensibilidad a la luz (capacidad de absorber
radiación electromagnética en la región del UV), nula toxicidad y resistencia a fotocorrosión. En
cuanto a las propiedades estructurales, se considera que la anatasa y el rutilo presentan alta
fotoactividad, y la combinación sinérgica de ambas mejoraría la efectividad del fotocatalizador.
(Rodríguez et al., 2024). De acuerdo a Khedr et al. (2021), una transferencia de electrones desde
la fase anatasa a la fase rutilo, inhibe la recombinación de estos con los huecos h+ generados,
permaneciendo en la anatasa y permitiendo que ambas fases tengan actividad en el proceso de
fotocatálisis. La ampliación del espectro de absorción de luz se extiende hasta la zona visible,
siendo la fase rutilo la que proporciona la estabilidad al fotocatalizador.
Vol. 13/ Núm. 1 2026 pág. 3241
El surfactante aniónico DBSNa es considerado un contaminante potencial en el
ecosistema acuático, por lo que es necesario continuar investigando técnicas avanzadas para su
tratamiento en aguas residuales, como los procesos de oxidación avanzada POAs con TiO2. De
acuerdo al Decreto supremo N° 004-2017-MINAM de la legislación peruana, los valores
permisibles del surfactante aniónico presente en aguas residuales deberían estar en el rango de 0,5
mg/L a 1 mg/L. Si se requiere destinar el agua para riego de vegetales, su concentración deberá
estar por debajo de un valor de concentración de 0,2 mg/L.
Ríos (2014) en sus estudios realizó pruebas de tratamiento biologico aerobio, con el fin
de degradar un surfactante aniónico y demostró que a concentraciones iniciales de 25 y 30
mg/Ldel surfactante aniónico, rango el proceso de degradación es eficiente, sin embargo, al
incrementar la concentración inicial, los detergentes actuarían en contra de los microorganismos
encargados de la degradación. En el presente trabajo se utilizó soluciones de 30 ppm del DBSNa,
tomando en cuenta que, en un proceso de lavado convencional, se genera un valor estimado de
29.46 ppm del surfactante aniónico en el efluente doméstico
Deza (2018) caracterizó nanopartículas de TiO2 comercial Degussa P25 por difracción de
rayos X (DRX) y determinó su composición, la cual es de 80% de anatasa y 20% de rutilo. El
catalizador comercial P25 es un estándar en los procesos de fotocatálisis heterogénea, y se puede
utilizar de manera soportada, con la finalidad de eliminar las etapas de filtración y recuperación
del fotocatalizador. El vidrio y polipropileno, son materiales que podrían ser utilizados como
soportes, debido a que son considerados inertes, no interactúan con el fotocatalizador, no
promueven y tampoco inhiben la reacción química, sin embargo, en algunos casos se busca
mejorar la actividad fotocatalítica del TiO2, dopándolo o soportándolo con otros elementos,
modificando sus estructuras o mejorando sus propiedades texturales (Khlyustova et al., 2020;
Yang et al., 2022).
METODOLOGÍA
Los procedimientos experimentales fueron realizados en el Laboratorio del grupo de
investigación DEINPRO de la Facultad de Química e Ingeniería Química de la Universidad
Nacional Mayor de San Marcos.
Para los ensayos de degradación fotocatalítica del DBSNa, se utilizó como semiconductor
las nanopartículas de TiO2 P25 de la compañía Degussa (NPs-P25). Según especificaciones del
proveedor su composición es aproximadamente 75% de anatasa y 25 % de rutilo, rango de tamaño
promedio 30-50 nm y área superficial de 55 ±15 m2/g.
La identificación de las fases cristalinas presentes en la muestra comercial de NPs-P25
fue realizado por la técnica de difracción de rayos X, con un difractómetro XPERT-PRO modelo
X pert MPD, de la marca PANalytical, con una fuente kα1-Cu de λ= 1,54069 Å. El rango de la
medida fue realizado en 50 a 80 ° (2 Ө) con un paso de 0,03 grados y un tiempo de 50 segundos
El surfactante aniónico DBSNa es considerado un contaminante potencial en el
ecosistema acuático, por lo que es necesario continuar investigando técnicas avanzadas para su
tratamiento en aguas residuales, como los procesos de oxidación avanzada POAs con TiO2. De
acuerdo al Decreto supremo N° 004-2017-MINAM de la legislación peruana, los valores
permisibles del surfactante aniónico presente en aguas residuales deberían estar en el rango de 0,5
mg/L a 1 mg/L. Si se requiere destinar el agua para riego de vegetales, su concentración deberá
estar por debajo de un valor de concentración de 0,2 mg/L.
Ríos (2014) en sus estudios realizó pruebas de tratamiento biologico aerobio, con el fin
de degradar un surfactante aniónico y demostró que a concentraciones iniciales de 25 y 30
mg/Ldel surfactante aniónico, rango el proceso de degradación es eficiente, sin embargo, al
incrementar la concentración inicial, los detergentes actuarían en contra de los microorganismos
encargados de la degradación. En el presente trabajo se utilizó soluciones de 30 ppm del DBSNa,
tomando en cuenta que, en un proceso de lavado convencional, se genera un valor estimado de
29.46 ppm del surfactante aniónico en el efluente doméstico
Deza (2018) caracterizó nanopartículas de TiO2 comercial Degussa P25 por difracción de
rayos X (DRX) y determinó su composición, la cual es de 80% de anatasa y 20% de rutilo. El
catalizador comercial P25 es un estándar en los procesos de fotocatálisis heterogénea, y se puede
utilizar de manera soportada, con la finalidad de eliminar las etapas de filtración y recuperación
del fotocatalizador. El vidrio y polipropileno, son materiales que podrían ser utilizados como
soportes, debido a que son considerados inertes, no interactúan con el fotocatalizador, no
promueven y tampoco inhiben la reacción química, sin embargo, en algunos casos se busca
mejorar la actividad fotocatalítica del TiO2, dopándolo o soportándolo con otros elementos,
modificando sus estructuras o mejorando sus propiedades texturales (Khlyustova et al., 2020;
Yang et al., 2022).
METODOLOGÍA
Los procedimientos experimentales fueron realizados en el Laboratorio del grupo de
investigación DEINPRO de la Facultad de Química e Ingeniería Química de la Universidad
Nacional Mayor de San Marcos.
Para los ensayos de degradación fotocatalítica del DBSNa, se utilizó como semiconductor
las nanopartículas de TiO2 P25 de la compañía Degussa (NPs-P25). Según especificaciones del
proveedor su composición es aproximadamente 75% de anatasa y 25 % de rutilo, rango de tamaño
promedio 30-50 nm y área superficial de 55 ±15 m2/g.
La identificación de las fases cristalinas presentes en la muestra comercial de NPs-P25
fue realizado por la técnica de difracción de rayos X, con un difractómetro XPERT-PRO modelo
X pert MPD, de la marca PANalytical, con una fuente kα1-Cu de λ= 1,54069 Å. El rango de la
medida fue realizado en 50 a 80 ° (2 Ө) con un paso de 0,03 grados y un tiempo de 50 segundos
Vol. 13/ Núm. 1 2026 pág. 3242
por paso, con un tiempo aproximado de 16 minutos. Las pruebas fotocatalíticas se realizaron en
un sistema UV/TiO2, que consistió en un reactor tipo batch con capacidad de 1 litro, conectado a
una fuente de radiación ultravioleta que simula la luz solar ULTRA Vitalux de 230V y un flujo
de aireación continua de 3 L/min (AC 220V 50Hz 2W), en condiciones ambientales.
Pruebas fotocatalíticas con TiO2 en suspensión
Inicialmente se evaluó la efectividad fotocatalítica del TiO2 en suspensión, para lo cual
se utilizó NPs-P25 en concentraciones de 0,1 g/L, 0,2 g/L, 0,4 g/L y 0,6 g/L y disoluciones de 30
mg/L de DBSNa preparadas a partir de una solución patrón de 100 mg/L. El volumen de trabajo
fue de 1 litro de solución, la cual estuvo saturada con aire y el sistema de reacción se colocó dentro
un concentrador de luz elaborado con una caja de madera cubierta internamente con papel
aluminio, a fin de reflectar los rayos UV. El sistema estuvo expuesto a radiación de luz artificial
durante 3 horas. La degradación del DBSNa se estudió mediante espectrofotometría UV-visible
a 220 nm, tomando alícuotas cada 10 minutos, durante 180 minutos utilizando el
espectrofotómetro UV-visible modelo PERSEE T7 en la medición de absorbancias que nos
permitan finalmente determinar la variación de concentración de DBSNa en función del tiempo
de exposición a la fuente de radiación UV.
Impregnación de NPs-P25 de TiO2 sobre vidrio y polipropileno
Con la finalidad de evitar la pérdida en masa del TiO2 durante el proceso de degradación
y la contaminación del agua tratada, se utilizó soportes para la impregnación de las NPs-P25, por
lo que se utilizó materiales de vidrio y polipropileno, con diferentes estructuras y superficies. Para
el caso del vidrio se trabajó con placas de superficies lisa y rugosa, mientras que para el propileno
se trabajó con 3 tipos de estructuras: placa de superficie lisa, película (film) y tela, las 2 últimas
con superficie áspera.
En el caso de las placas de vidrio, las dimensiones fueron 4 cm x 5 cm y 4mm de espesor.
Para los soportes de polipropileno (pp), las placas tenian dimensiones de 4 cm x 5 cm y 2 mm de
espesor, en las estructuras tipo película sus dimensiones fueron de 3,5 cm x 20 cm y 1 mm de
espesor, mientras que en la estructura de tela sus dimensiones fueron 3,5 cm x 20 cm y 0.6mm de
espesor.
El pretratamiento de los soportes consistió en la activación química superficial de las
placas, película y tela, las cuales fueron sumergidas en solución de HCl a 0,01 M y pH 2, durante
5 horas, posteriormente se enjuagan y secan. El procedimiento de impregnación de nanopartículas
es se realiza por aspersión húmeda, con una suspensión homogénea de NPS-P25 al 2% en peso.
Posterior los soportes se secan al ambiente por 24 horas y pasan a tratamiento térmico con
temperaturas de 673 K para el vidrio y de 348 K para el polipropileno, durante 1 hora. Este proceso
de fijación se repite por tres veces y finalmente mediante la prueba de estabilidad permite
determinar que tipo de soporte presenta la mayor adherencia del fotocatalizador. Esta prueba
por paso, con un tiempo aproximado de 16 minutos. Las pruebas fotocatalíticas se realizaron en
un sistema UV/TiO2, que consistió en un reactor tipo batch con capacidad de 1 litro, conectado a
una fuente de radiación ultravioleta que simula la luz solar ULTRA Vitalux de 230V y un flujo
de aireación continua de 3 L/min (AC 220V 50Hz 2W), en condiciones ambientales.
Pruebas fotocatalíticas con TiO2 en suspensión
Inicialmente se evaluó la efectividad fotocatalítica del TiO2 en suspensión, para lo cual
se utilizó NPs-P25 en concentraciones de 0,1 g/L, 0,2 g/L, 0,4 g/L y 0,6 g/L y disoluciones de 30
mg/L de DBSNa preparadas a partir de una solución patrón de 100 mg/L. El volumen de trabajo
fue de 1 litro de solución, la cual estuvo saturada con aire y el sistema de reacción se colocó dentro
un concentrador de luz elaborado con una caja de madera cubierta internamente con papel
aluminio, a fin de reflectar los rayos UV. El sistema estuvo expuesto a radiación de luz artificial
durante 3 horas. La degradación del DBSNa se estudió mediante espectrofotometría UV-visible
a 220 nm, tomando alícuotas cada 10 minutos, durante 180 minutos utilizando el
espectrofotómetro UV-visible modelo PERSEE T7 en la medición de absorbancias que nos
permitan finalmente determinar la variación de concentración de DBSNa en función del tiempo
de exposición a la fuente de radiación UV.
Impregnación de NPs-P25 de TiO2 sobre vidrio y polipropileno
Con la finalidad de evitar la pérdida en masa del TiO2 durante el proceso de degradación
y la contaminación del agua tratada, se utilizó soportes para la impregnación de las NPs-P25, por
lo que se utilizó materiales de vidrio y polipropileno, con diferentes estructuras y superficies. Para
el caso del vidrio se trabajó con placas de superficies lisa y rugosa, mientras que para el propileno
se trabajó con 3 tipos de estructuras: placa de superficie lisa, película (film) y tela, las 2 últimas
con superficie áspera.
En el caso de las placas de vidrio, las dimensiones fueron 4 cm x 5 cm y 4mm de espesor.
Para los soportes de polipropileno (pp), las placas tenian dimensiones de 4 cm x 5 cm y 2 mm de
espesor, en las estructuras tipo película sus dimensiones fueron de 3,5 cm x 20 cm y 1 mm de
espesor, mientras que en la estructura de tela sus dimensiones fueron 3,5 cm x 20 cm y 0.6mm de
espesor.
El pretratamiento de los soportes consistió en la activación química superficial de las
placas, película y tela, las cuales fueron sumergidas en solución de HCl a 0,01 M y pH 2, durante
5 horas, posteriormente se enjuagan y secan. El procedimiento de impregnación de nanopartículas
es se realiza por aspersión húmeda, con una suspensión homogénea de NPS-P25 al 2% en peso.
Posterior los soportes se secan al ambiente por 24 horas y pasan a tratamiento térmico con
temperaturas de 673 K para el vidrio y de 348 K para el polipropileno, durante 1 hora. Este proceso
de fijación se repite por tres veces y finalmente mediante la prueba de estabilidad permite
determinar que tipo de soporte presenta la mayor adherencia del fotocatalizador. Esta prueba
Vol. 13/ Núm. 1 2026 pág. 3243
consiste en tomar un peso inicial del soporte, pasar por un flujo de agua, secar y volver a pesar.
De esta manera se calculará la cantidad de TiO2 que permanece en el soporte.
Pruebas fotocatalíticas con TiO2 soportado
Para los ensayos de degradación fotocatalítica con TiO2 soportado, se utilizaron
disoluciones de 30 mg/L de DBSNa preparadas en volúmenes de trabajo 500 ml. También se
utilizó 0.4 g/L fotocatalizador soportado, por ser la concentración óptima al realizar las pruebas
con TiO2 en suspensión, lo cual representaría una masa 0,2 g de TiO2 adherido en los diferentes
soportes.
Se realizó pruebas repetitivas de fotodegradación del surfactante DBSNa con NPs-TiO2
adherido a los materiales de soporte seleccionados de acuerdo a los resultados de la prueba de
estabilidad. Durante las pruebas fotocatalíticas, los soportes permanecieron inmersos en la
solución de DBSNa, distribuidas de manera vertical apoyadas en las paredes internas del reactor,
de acuerdo a la figura 3.
Figura 3
Diseño de reactor de fotocatálisis heterogénea a nivel laboratorio
El proceso fotocatalítico fue monitoreado con un espectrofotómetro UV-visible modelo
PERSEE T7, rango de longitud de onda (λ) de 190 – 1100 nm, con el software de control
WinGLP. Se tomó alícuotas de 5ml en intervalos de tiempo de 10 y 20 minutos para la medición
de absorbancias, durante tiempos de prueba de 180 minutos. Se toma en cuenta los espectros de
absorción del DBSNa en la región ultravioleta, el cual presenta un pico máximo en λ =220 nm
atribuible al doble enlace conjugado correspondiente a los anillos bencénicos. Con los datos
experimentales de la remoción del DBSNa, se obtuvo los parámetros estadísticos de regresión
lineal que permitieron determinar el modelo cinético del proceso fotocatalítico.
consiste en tomar un peso inicial del soporte, pasar por un flujo de agua, secar y volver a pesar.
De esta manera se calculará la cantidad de TiO2 que permanece en el soporte.
Pruebas fotocatalíticas con TiO2 soportado
Para los ensayos de degradación fotocatalítica con TiO2 soportado, se utilizaron
disoluciones de 30 mg/L de DBSNa preparadas en volúmenes de trabajo 500 ml. También se
utilizó 0.4 g/L fotocatalizador soportado, por ser la concentración óptima al realizar las pruebas
con TiO2 en suspensión, lo cual representaría una masa 0,2 g de TiO2 adherido en los diferentes
soportes.
Se realizó pruebas repetitivas de fotodegradación del surfactante DBSNa con NPs-TiO2
adherido a los materiales de soporte seleccionados de acuerdo a los resultados de la prueba de
estabilidad. Durante las pruebas fotocatalíticas, los soportes permanecieron inmersos en la
solución de DBSNa, distribuidas de manera vertical apoyadas en las paredes internas del reactor,
de acuerdo a la figura 3.
Figura 3
Diseño de reactor de fotocatálisis heterogénea a nivel laboratorio
El proceso fotocatalítico fue monitoreado con un espectrofotómetro UV-visible modelo
PERSEE T7, rango de longitud de onda (λ) de 190 – 1100 nm, con el software de control
WinGLP. Se tomó alícuotas de 5ml en intervalos de tiempo de 10 y 20 minutos para la medición
de absorbancias, durante tiempos de prueba de 180 minutos. Se toma en cuenta los espectros de
absorción del DBSNa en la región ultravioleta, el cual presenta un pico máximo en λ =220 nm
atribuible al doble enlace conjugado correspondiente a los anillos bencénicos. Con los datos
experimentales de la remoción del DBSNa, se obtuvo los parámetros estadísticos de regresión
lineal que permitieron determinar el modelo cinético del proceso fotocatalítico.
Vol. 13/ Núm. 1 2026 pág. 3244
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Caracterización de TiO2 por difracción de rayos X
La muestra comercial Degussa NPs-P25 se caracterizó por difracción de rayos X (DRX).
El difractograma se muestra en la figura 4 y se evidencia que hay presencia de las tres fases
cristalinas anatasa, rutilo y brookita. Se utilizó como referencia la base de datos “Joint Committe
Powder Diffraction Standard” (JCPDS, por sus siglas en inglés).
Figura 4
Difractogramas de la muestra comercial Degussa NPs-P25
Fuente: Laboratorio de Difracción de Rayos X
De acuerdo al difractograma de las NPs-P25, se exhibieron las líneas de difracción con
picos más intensos en los ángulos 2Ө= 25.36°, 48.14°, 53.97°, 55.19 ° , 62°, 71° y 75° que
caracterizan a la fase anatasa (tetragonal), también los ángulos 2Ө= 27.44°, 36.09°, 41.25°, 44° y
56.64° que pertenecen a la fase rutilo (tetragonal), que se encuentra en menor proporción. La
cuantificación de fases presentes fue estimada por el método Rietveld, lo que permitió obtener los
porcentajes en peso (%W) de cada de cada fase, de acuerdo a la tabla 1.
Tabla 1
Cuantificación porcentual de las fases en las NPs-P25 de TiO2
Nombre del
mineral
Fórmula
química
Matches lines Total lines % Weight
Anatase TiO2 13 13 80
Rutile TiO2 15 16 20
Fuente: Elaboración propia
Como podemos apreciar en la tabla 1, hay mayor presencia de fase anatasa, con respecto
a la fase rutilo, lo cual guarda relación con su difractograma.
Dispersión dinámica de luz (DLS)
Para determinar el tamaño aproximado de las nanopartículas de la muestra comercial
Degussa P25, se utilizó la técnica de Dispersión Dinámica de luz (DLS), con una una dispersión
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Caracterización de TiO2 por difracción de rayos X
La muestra comercial Degussa NPs-P25 se caracterizó por difracción de rayos X (DRX).
El difractograma se muestra en la figura 4 y se evidencia que hay presencia de las tres fases
cristalinas anatasa, rutilo y brookita. Se utilizó como referencia la base de datos “Joint Committe
Powder Diffraction Standard” (JCPDS, por sus siglas en inglés).
Figura 4
Difractogramas de la muestra comercial Degussa NPs-P25
Fuente: Laboratorio de Difracción de Rayos X
De acuerdo al difractograma de las NPs-P25, se exhibieron las líneas de difracción con
picos más intensos en los ángulos 2Ө= 25.36°, 48.14°, 53.97°, 55.19 ° , 62°, 71° y 75° que
caracterizan a la fase anatasa (tetragonal), también los ángulos 2Ө= 27.44°, 36.09°, 41.25°, 44° y
56.64° que pertenecen a la fase rutilo (tetragonal), que se encuentra en menor proporción. La
cuantificación de fases presentes fue estimada por el método Rietveld, lo que permitió obtener los
porcentajes en peso (%W) de cada de cada fase, de acuerdo a la tabla 1.
Tabla 1
Cuantificación porcentual de las fases en las NPs-P25 de TiO2
Nombre del
mineral
Fórmula
química
Matches lines Total lines % Weight
Anatase TiO2 13 13 80
Rutile TiO2 15 16 20
Fuente: Elaboración propia
Como podemos apreciar en la tabla 1, hay mayor presencia de fase anatasa, con respecto
a la fase rutilo, lo cual guarda relación con su difractograma.
Dispersión dinámica de luz (DLS)
Para determinar el tamaño aproximado de las nanopartículas de la muestra comercial
Degussa P25, se utilizó la técnica de Dispersión Dinámica de luz (DLS), con una una dispersión
Vol. 13/ Núm. 1 2026 pág. 3245
diluída de TiO2 sonicada por una hora . Se obtuvo la distribución del tamaño hidrodinámico en
cuanto a intensidad, volumen y numero, lo que nos permitió concluir que las nanopartículas
presentan un diámetro significativo de 21.7 nm de acuerdo a la distribución Gaussiana.
Degradación fotocatalítica del DBSNa con TiO2 en suspensión
Al evaluar la efectividad fotocatalítica del TiO2 Degussa P25, se empleó concentraciones
de 0,1 g/L, 0,2 g/L, 0,4 g/L y 0,6 g/L del fotocatalizador en 1 litro de solución, a una concentración
de 30 mg/L de DBSNa y tiempos de 180 minutos. En la tabla 2 se muestran las eficiencias
alcanzadas en la remoción del DBSNa y en la figura 6 se muestra el progreso de la remoción del
DBSNa a diferentes concentraciones de TiO2.
Tabla 2
Porcentajes de remoción del DBSNa a diferentes concentraciones del fotocatalizador NPs- P25
y diferentes tiempos
Fuente: Elaboración propia
Figura 6
Remoción del DBSNa con diferentes concentraciones de TiO2 Degussa P25
Fuente: Elaboración propia.
De acuerdo a los valores de la tabla 2, se evidencia que para una concentración de 0,4 g/L
de TiO2, se alcanza el mayor porcentaje de remoción del DBSNa, sin embargo, al incrementar a
0,6 g/L, la eficiencia de remoción tiende a disminuir. Estos resultados indican que al aumentar la
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
0 50 100 150 200
Remoción DBSNa [%]
tiempo [minutos]
Remoción de DBSNa con TiO2 en suspensión
0.1 g/L
0.2 g/L
0.4 g/L
0.6 g/L
tiempo (min) % remoción del DBSNa a diferentes concentraciones
0.1 g/L 0.2 g/L 0.4 g/L 0.6 g/L
60 minutos 38,85% 57,48% 81,50% 44,82%
120 minutos 69,12% 83,60% 97,38% 62,94%
180 minutos 83,28% 92,29% 99,60% 71,52%
diluída de TiO2 sonicada por una hora . Se obtuvo la distribución del tamaño hidrodinámico en
cuanto a intensidad, volumen y numero, lo que nos permitió concluir que las nanopartículas
presentan un diámetro significativo de 21.7 nm de acuerdo a la distribución Gaussiana.
Degradación fotocatalítica del DBSNa con TiO2 en suspensión
Al evaluar la efectividad fotocatalítica del TiO2 Degussa P25, se empleó concentraciones
de 0,1 g/L, 0,2 g/L, 0,4 g/L y 0,6 g/L del fotocatalizador en 1 litro de solución, a una concentración
de 30 mg/L de DBSNa y tiempos de 180 minutos. En la tabla 2 se muestran las eficiencias
alcanzadas en la remoción del DBSNa y en la figura 6 se muestra el progreso de la remoción del
DBSNa a diferentes concentraciones de TiO2.
Tabla 2
Porcentajes de remoción del DBSNa a diferentes concentraciones del fotocatalizador NPs- P25
y diferentes tiempos
Fuente: Elaboración propia
Figura 6
Remoción del DBSNa con diferentes concentraciones de TiO2 Degussa P25
Fuente: Elaboración propia.
De acuerdo a los valores de la tabla 2, se evidencia que para una concentración de 0,4 g/L
de TiO2, se alcanza el mayor porcentaje de remoción del DBSNa, sin embargo, al incrementar a
0,6 g/L, la eficiencia de remoción tiende a disminuir. Estos resultados indican que al aumentar la
0,0
20,0
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100,0
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0 50 100 150 200
Remoción DBSNa [%]
tiempo [minutos]
Remoción de DBSNa con TiO2 en suspensión
0.1 g/L
0.2 g/L
0.4 g/L
0.6 g/L
tiempo (min) % remoción del DBSNa a diferentes concentraciones
0.1 g/L 0.2 g/L 0.4 g/L 0.6 g/L
60 minutos 38,85% 57,48% 81,50% 44,82%
120 minutos 69,12% 83,60% 97,38% 62,94%
180 minutos 83,28% 92,29% 99,60% 71,52%
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concentración de nanopartículas de TiO2 por encima de 0,4 g/L se produciría un efecto de
sombreado debido a la mayor densidad de nanopartículas en el medio de reacción, disminuyendo
el área superficial efectiva y ocasionando que parte de ellas no se encuentren expuestas a la luz.
(Pellegrino et al. 2017).
Impregnación de NPs-P25 de TiO2 y prueba de estabilidad
También se utilizó 0.4 g/L fotocatalizador soportado, por ser la concentración óptima al
realizar las pruebas con TiO2 en suspensión. Al trabajar con una suspensión de 500 ml de DBSNa,
se requirió trabajar con 0,2 g de TiO2 impregnado en los soportes.
De acuerdo a los resultados de las pruebas de estabilidad, en la tabla 3 se evidencia que
el vidrio con superficie rugosa alcanzó el 96.43 % de impregnación, lo cual evidencia una mejor
estabilidad. En el caso del polipropileno, las placas con superficie lisa tuvieron mejor respuesta
alcanzando un 91,49 % de impregnación, mientras que las estructuras tipo lámina y tela reportaron
los valores más bajos frente a la prueba de estabilidad, por lo que se descartó realizar pruebas
fotocatalíticas con estos 2 últimos tipos soporte. En la figura 7 se muestra la comparación entre
cantidades de TiO2 impregnado para cada tipo de soporte.
Tabla 3
Resultados de la prueba de estabilidad con respecto a la cantidad de TiO2 impregnado en los
soportes de vidrio y polipropileno
Fuente: Elaboración propia.
Material Tipo y cantidad de soportes Prueba de estabilidad
Estructura Superficie N°
peso
TiO2
inicial
(g)
peso TiO2
final (g)
Pérdida
de
TiO2(g)
% TiO2
impregnado
vidrio placa lisa 6 0.2377 0.2288 0.0089 96.25
placa rugosa 6 0.2102 0.2027 0.0075 96.43
pp placa lisa 6 0.2151 0.1968 0.0183 91.49
Película áspera 3 0.3839 0.1988 0.1851 51.78
tela áspera 3 0.2824 0.2253 0.0571 79.78
concentración de nanopartículas de TiO2 por encima de 0,4 g/L se produciría un efecto de
sombreado debido a la mayor densidad de nanopartículas en el medio de reacción, disminuyendo
el área superficial efectiva y ocasionando que parte de ellas no se encuentren expuestas a la luz.
(Pellegrino et al. 2017).
Impregnación de NPs-P25 de TiO2 y prueba de estabilidad
También se utilizó 0.4 g/L fotocatalizador soportado, por ser la concentración óptima al
realizar las pruebas con TiO2 en suspensión. Al trabajar con una suspensión de 500 ml de DBSNa,
se requirió trabajar con 0,2 g de TiO2 impregnado en los soportes.
De acuerdo a los resultados de las pruebas de estabilidad, en la tabla 3 se evidencia que
el vidrio con superficie rugosa alcanzó el 96.43 % de impregnación, lo cual evidencia una mejor
estabilidad. En el caso del polipropileno, las placas con superficie lisa tuvieron mejor respuesta
alcanzando un 91,49 % de impregnación, mientras que las estructuras tipo lámina y tela reportaron
los valores más bajos frente a la prueba de estabilidad, por lo que se descartó realizar pruebas
fotocatalíticas con estos 2 últimos tipos soporte. En la figura 7 se muestra la comparación entre
cantidades de TiO2 impregnado para cada tipo de soporte.
Tabla 3
Resultados de la prueba de estabilidad con respecto a la cantidad de TiO2 impregnado en los
soportes de vidrio y polipropileno
Fuente: Elaboración propia.
Material Tipo y cantidad de soportes Prueba de estabilidad
Estructura Superficie N°
peso
TiO2
inicial
(g)
peso TiO2
final (g)
Pérdida
de
TiO2(g)
% TiO2
impregnado
vidrio placa lisa 6 0.2377 0.2288 0.0089 96.25
placa rugosa 6 0.2102 0.2027 0.0075 96.43
pp placa lisa 6 0.2151 0.1968 0.0183 91.49
Película áspera 3 0.3839 0.1988 0.1851 51.78
tela áspera 3 0.2824 0.2253 0.0571 79.78
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Figura 7
Cantidad de TiO2 impregnado y masa desprendida en soportes de vidrio y pp
Fuente: Elaboración propia
Degradación fotocatalítica del DBSNa con TiO2 soportado
Para las pruebas fotocatalíticas con NPs-TiO2 soportado, se trabajó con 0.4 g/L de
fotocatalizador y en este caso se utilizó aproximadamente 0,2 g de TiO2 de manera soportada.
Las placas de vidrio y polipropileno con superficie lisa fueron reutilizadas en 3 pruebas
fotocatalíticas, posteriormente empezó a disminuir la masa del TiO2 adherida. En el caso de las
placas de vidrio con superficie rugosa, después de las 3 pruebas fotocatalíticas, aún se conservaba
la misma masa de TiO2 en los soportes, por lo que se decide realizar una cuarta prueba de
fotodegradación. En la figura 8 se muestra los porcentajes de TiO2 que permanece impregnado
después de cada prueba con los diferentes soportes.
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
vidrio liso vidrio rugoso pp liso pp pelicula pp tela
masa de TiO2 (g)
Tipo de soporte
masa de TiO2 impregnado - prueba de estabilidad
TiO2 impregnado masa perdida
Figura 7
Cantidad de TiO2 impregnado y masa desprendida en soportes de vidrio y pp
Fuente: Elaboración propia
Degradación fotocatalítica del DBSNa con TiO2 soportado
Para las pruebas fotocatalíticas con NPs-TiO2 soportado, se trabajó con 0.4 g/L de
fotocatalizador y en este caso se utilizó aproximadamente 0,2 g de TiO2 de manera soportada.
Las placas de vidrio y polipropileno con superficie lisa fueron reutilizadas en 3 pruebas
fotocatalíticas, posteriormente empezó a disminuir la masa del TiO2 adherida. En el caso de las
placas de vidrio con superficie rugosa, después de las 3 pruebas fotocatalíticas, aún se conservaba
la misma masa de TiO2 en los soportes, por lo que se decide realizar una cuarta prueba de
fotodegradación. En la figura 8 se muestra los porcentajes de TiO2 que permanece impregnado
después de cada prueba con los diferentes soportes.
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
vidrio liso vidrio rugoso pp liso pp pelicula pp tela
masa de TiO2 (g)
Tipo de soporte
masa de TiO2 impregnado - prueba de estabilidad
TiO2 impregnado masa perdida
Vol. 13/ Núm. 1 2026 pág. 3248
Figura 8
Porcentajes de TiO2 adherido para los tres tipos de soporte
Fuente: Elaboración propia
Al comparar las eficiencias de la remoción del DBSNa con los diferentes soportes, se
evidencia que el vidrio con superficie rugosa sería el material más idóneo debido a la mejor
adhesión de TiO2 en todo el proceso.
En las figuras 9 y 10, se muestran los espectros de absorción UV-visible del proceso de
degradación del DBSNa, con TiO2 en suspensión y TiO2 sobre placas de vidrio rugoso (primer
uso). Podemos observar la variación de sus bandas en la región ultravioleta, tomando como
referencia el pico máximo λ =220 nm.
68%
85.8% 85%
99.9% 100 100 99,5
61% 72.6% 70.6 %
0
20
40
60
80
100
120
1 2 3 4
Adherencia TiO2 %
N° pruebas fotocatalíticas
TiO2 adherido despues de pruebas fotocataliticas
Vidrio Liso Vidrio rugoso polipropileno liso
Figura 8
Porcentajes de TiO2 adherido para los tres tipos de soporte
Fuente: Elaboración propia
Al comparar las eficiencias de la remoción del DBSNa con los diferentes soportes, se
evidencia que el vidrio con superficie rugosa sería el material más idóneo debido a la mejor
adhesión de TiO2 en todo el proceso.
En las figuras 9 y 10, se muestran los espectros de absorción UV-visible del proceso de
degradación del DBSNa, con TiO2 en suspensión y TiO2 sobre placas de vidrio rugoso (primer
uso). Podemos observar la variación de sus bandas en la región ultravioleta, tomando como
referencia el pico máximo λ =220 nm.
68%
85.8% 85%
99.9% 100 100 99,5
61% 72.6% 70.6 %
0
20
40
60
80
100
120
1 2 3 4
Adherencia TiO2 %
N° pruebas fotocatalíticas
TiO2 adherido despues de pruebas fotocataliticas
Vidrio Liso Vidrio rugoso polipropileno liso
Vol. 13/ Núm. 1 2026 pág. 3249
Figura 9
Espectros de absorción UV-visible del proceso de degradación de 30 mg/L de DBSNa, con TiO2
en suspensión
Figura 10
Espectros de absorción UV-visible del proceso de degradación de 30 mg/L de DBSNa, con TiO2
soportado en placas de vidrio rugoso (primer uso)
Al comparar los espectros de las figuras 9 y 10, observamos que con el TiO2 soportado
la disminución de las bandas es parcial en la región Ultravioleta en comparación con el TiO2 en
suspensión. Estas diferencias indican que el fotocatalizador en suspensión siempre tendrá mayor
efectividad en la degradación del DBSNa, sin embargo, el uso de un buen soporte permitirá la
reutilización del fotocatalizador en pruebas posteriores, siendo un proceso económico y
sustentable.
En la tabla 4 se muestran las concentraciones y los porcentajes de degradación del DBSNa
alcanzados durante un tiempo de 180 minutos. Los resultados indican que al utilizar
nanopartículas soportadas, la mitad de la superficie efectiva de cada nanopartícula se encuentra
Figura 9
Espectros de absorción UV-visible del proceso de degradación de 30 mg/L de DBSNa, con TiO2
en suspensión
Figura 10
Espectros de absorción UV-visible del proceso de degradación de 30 mg/L de DBSNa, con TiO2
soportado en placas de vidrio rugoso (primer uso)
Al comparar los espectros de las figuras 9 y 10, observamos que con el TiO2 soportado
la disminución de las bandas es parcial en la región Ultravioleta en comparación con el TiO2 en
suspensión. Estas diferencias indican que el fotocatalizador en suspensión siempre tendrá mayor
efectividad en la degradación del DBSNa, sin embargo, el uso de un buen soporte permitirá la
reutilización del fotocatalizador en pruebas posteriores, siendo un proceso económico y
sustentable.
En la tabla 4 se muestran las concentraciones y los porcentajes de degradación del DBSNa
alcanzados durante un tiempo de 180 minutos. Los resultados indican que al utilizar
nanopartículas soportadas, la mitad de la superficie efectiva de cada nanopartícula se encuentra
Vol. 13/ Núm. 1 2026 pág. 3250
expuesta al medio de reacción y a la luz, por lo que su efectividad se reduce a la mitad alcanzando
una remoción de DBSNa del 52.70%.
Tabla 4
Porcentajes de degradación fotocatalítica de DBSNa utilizando TiO2 en suspensión y soportado
durante 180 minutos
Fuente: Elaboración propia
La figura 8 muestra el progreso de la remoción del DBSNa durante el tiempo de
irradiación de 180 minutos, utilizando TiO2 P25 en suspensión y soportado en placas de vidrio
rugoso. Los datos experimentales determinaron que la cinética de degradación para ambas
situaciones se aproxima al modelo cinético de pseudo primer orden. En la tabla 5 se muestran los
parámetros estadísticos de la regresión lineal y en la figura 11 se muestra la gráfica de la cinética
de Pseudo-primer orden.
Tabla 5
Constantes cinéticas y porcentaje de remoción
ORDEN DE
REACCION
Disposición
de TiO2
Suspensión TiO2 soportado
(vidrio rugoso)
%
Remoción
de DBSNa
99.60
52.70
Parámetros
estadísticos
Cinética de 1er
orden
k1 0.0309 0.0035
R12 0.9964 0.916
SCE 0.0036 0.084
SCE: Suma residual de cuadrados
Fuente: Elaboración propia
Figura 11
Tiempo
(minutos)
TiO2 suspensión TiO2 soportado (vidrio rugoso)
Concentración
(mg/L) Porcentaje de
degradación %
Concentración
(mg/L)
Degradación
porcentual
0 30 0 30 0
20 18.52 38,42 23.29 22.87
40 12,28 59,17 20.17 33.20
60 5,56 81,50 19.60 35.10
80 2,86 90,50 17.56 41.84
100 1,36 95,48 17.21 43.00
120 0,79 97,38 16.51 45.32
140 0,47 98,44 15.43 48.91
160 0,28 99,07 14.54 51.86
180 0,12 99,60 14.28 52.70
expuesta al medio de reacción y a la luz, por lo que su efectividad se reduce a la mitad alcanzando
una remoción de DBSNa del 52.70%.
Tabla 4
Porcentajes de degradación fotocatalítica de DBSNa utilizando TiO2 en suspensión y soportado
durante 180 minutos
Fuente: Elaboración propia
La figura 8 muestra el progreso de la remoción del DBSNa durante el tiempo de
irradiación de 180 minutos, utilizando TiO2 P25 en suspensión y soportado en placas de vidrio
rugoso. Los datos experimentales determinaron que la cinética de degradación para ambas
situaciones se aproxima al modelo cinético de pseudo primer orden. En la tabla 5 se muestran los
parámetros estadísticos de la regresión lineal y en la figura 11 se muestra la gráfica de la cinética
de Pseudo-primer orden.
Tabla 5
Constantes cinéticas y porcentaje de remoción
ORDEN DE
REACCION
Disposición
de TiO2
Suspensión TiO2 soportado
(vidrio rugoso)
%
Remoción
de DBSNa
99.60
52.70
Parámetros
estadísticos
Cinética de 1er
orden
k1 0.0309 0.0035
R12 0.9964 0.916
SCE 0.0036 0.084
SCE: Suma residual de cuadrados
Fuente: Elaboración propia
Figura 11
Tiempo
(minutos)
TiO2 suspensión TiO2 soportado (vidrio rugoso)
Concentración
(mg/L) Porcentaje de
degradación %
Concentración
(mg/L)
Degradación
porcentual
0 30 0 30 0
20 18.52 38,42 23.29 22.87
40 12,28 59,17 20.17 33.20
60 5,56 81,50 19.60 35.10
80 2,86 90,50 17.56 41.84
100 1,36 95,48 17.21 43.00
120 0,79 97,38 16.51 45.32
140 0,47 98,44 15.43 48.91
160 0,28 99,07 14.54 51.86
180 0,12 99,60 14.28 52.70
Vol. 13/ Núm. 1 2026 pág. 3251
Cinética de Pseudo-primer orden para el TiO2 en suspensión y dispuesto de manera soportada
en placas de vidrio rugoso
CONCLUSIONES
Las técnicas de caracterización del fotocatalizador permitieron conocer sus composición
y propiedades estructurales. En esta investigación se toma en cuenta la técnica de DRX para
identificar las fases cristalinas presentes y la técnica del DLS para estimar el tamaño de las
nanopartículas de TiO2 .
La inmovilización de las nanopartículas de TiO2 es una estrategia necesaria en el
tratamiento de aguas residuales, para no realizar procesos costosos de separación del
fotocatalizador en la suspensión.
Al utilizar el fotocatalizador TiO2 dispuesto de manera soportada, se evidencia que el
rendimiento en la degradación del DBSNa se reduce a la mitad respecto a la forma suspendida,
lo que guarda relación con el área de contacto de las nanopartículas al medio de reacción. Una
sección de cada nanopartícula está inmovilizada e impregnada al material de soporte.
Los espectros absorción en los procesos fotocatalíticos con TiO2 soportado, reflejan una
disminución parcial de las bandas en la región Ultravioleta con respecto a la prueba con TiO2 en
suspensión. Se evidencia una reducción de efectividad en la degradación del DBSNa al trabajar
con nanopartículas soportadas, sin embargo, a escala real, la inmovilización tiene beneficios como
la reutilización del fotocatalizador, la minimización de pérdida y la reducción de contaminación
secundaria por residuos del fotocatalizador en el efluente.
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
0 50 100 150 200
Ln C
Tiempo min.
Cinética de 1er Orden
TiO2 suspensión
TiO2 soportado
Cinética de Pseudo-primer orden para el TiO2 en suspensión y dispuesto de manera soportada
en placas de vidrio rugoso
CONCLUSIONES
Las técnicas de caracterización del fotocatalizador permitieron conocer sus composición
y propiedades estructurales. En esta investigación se toma en cuenta la técnica de DRX para
identificar las fases cristalinas presentes y la técnica del DLS para estimar el tamaño de las
nanopartículas de TiO2 .
La inmovilización de las nanopartículas de TiO2 es una estrategia necesaria en el
tratamiento de aguas residuales, para no realizar procesos costosos de separación del
fotocatalizador en la suspensión.
Al utilizar el fotocatalizador TiO2 dispuesto de manera soportada, se evidencia que el
rendimiento en la degradación del DBSNa se reduce a la mitad respecto a la forma suspendida,
lo que guarda relación con el área de contacto de las nanopartículas al medio de reacción. Una
sección de cada nanopartícula está inmovilizada e impregnada al material de soporte.
Los espectros absorción en los procesos fotocatalíticos con TiO2 soportado, reflejan una
disminución parcial de las bandas en la región Ultravioleta con respecto a la prueba con TiO2 en
suspensión. Se evidencia una reducción de efectividad en la degradación del DBSNa al trabajar
con nanopartículas soportadas, sin embargo, a escala real, la inmovilización tiene beneficios como
la reutilización del fotocatalizador, la minimización de pérdida y la reducción de contaminación
secundaria por residuos del fotocatalizador en el efluente.
-3
-2
-1
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1
2
3
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0 50 100 150 200
Ln C
Tiempo min.
Cinética de 1er Orden
TiO2 suspensión
TiO2 soportado
Vol. 13/ Núm. 1 2026 pág. 3252
REFERENCIAS
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inteligentes!. Mundo nano. Revista interdisciplinaria en nanociencias y
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