ZnO/TiO2 and ZnO/Nb2O5 as Effective Systems for the Treatment of Enteric Bacteria and Commercial Dyes

Abstract

In this study, ZnO/TiO2 and ZnO/Nb2O5 photocatalysts were evaluated in the river pollution remediation and wastewater treatment from textile factories, thus, the target pollutants selected for this study were enteropathogenic bacteria and commercial dyes. The mixed oxide systems were extensively analyzed in order to explore their physicochemical properties. From this analysis, it was found that the coupling of two oxides did not modify the crystallinity of the pristine semiconductors. As a result, XRD Wurtzite phase, hexagonal phase, and anatase phases were identified for ZnO, Nb2O5, and TiO2 photocatalyst, respectively. Using UV-Vis DRS, a higher absorption for mixed oxides in the visible region of the electromagnetic spectrum was observed, along with a decrease in the band gap value in these materials. The results of the photocatalytic activity evaluation showed that the coupling of ZnO with Nb2O5 and TiO2 increased the effectiveness of the total organic carbon (TOC) and E. Coli elimination. 83% of TOC and elimination of 64% of E. coli were achieved using ZnO/Nb2O5 photocatalyst for the treatment of water samples from the polluted river.

En esta investigación se evaluaron los óxidos mixtos ZnO/T iO2 y ZnO/N b2O5 para la recuperación de agua de un río contaminado y en el tratamiento de aguas residuales de fábricas textiles; los contaminantes objeto de estudio en esta investigación fueron bacterias enteropatógenas y colorantes comerciales. Los sistemas conformados por óxidos mixtos fueron ampliamente caracterizados con el fin de conocer sus características fisicoquímicas; a partir de estos análisis se encontró que el acoplamiento de dos óxidos no modificó la cristalinidad de los semiconductores prístinos, pues, por DRX se identificaron las fases cristalinas wurtzita, anatasa y hexagonal para ZnO, T iO2 y N b2O5, respectivamente. Mediante análisis de UV-Vis DRS se observó una mayor absorción de los óxidos mixtos en la región visible del espectro electromagnético, el valor de ancho de banda también disminuye en estos materiales. Los resultados de evaluación de la actividad fotocatalítica mostraron que el acoplamiento de ZnO con N b2O5 y T iO2 aumenta la eficiencia en la eliminación del carbono orgánico total (COT) y de E. Coli. Con el fotocatalizador ZnO/T iO2 se logró la eliminación del 82% de COT y del 65% de E. coli, en muestras de agua de un río contaminado por efluentes municipales.