Degradation of 4–Chlorophenol by Gamma Radiation of ¹³⁷Cs and X–rays

Julio César González–Juárez,¹ Jaime Jiménez–Becerril^2*, and Jesús Cejudo–Álvarez²

¹ Instituto Tecnológico de Toluca, Av. Instituto Tecnológico Ex–Rancho la Virgen, Metepec, Estado de México, México 52140. cenuclear@hotmail.com.

² Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares. Apartado Postal 18–1027. México, D.F. 11801 México. (+52) 55 53297200 ext. 2266. ^*Responsible author: jaimejimenez@iningob.mx.

Received November 24, 2009 ]]> Accepted May 13, 2010

Abstract

This paper presents results of radiolytic degradation of 4–chlorophenol in the presence of TiO₂, Al₂O₃, y SiO₂, using different radiation sources than ⁶⁰Co, which is so common in this type of experiment. The radiation sources used were X–rays with energy of 100 keV and radiation from ¹³⁷Cs (662 keV). After irradiation with a dose of 50 cGy X–ray and TiO₂ obtained a degradation of about 5%, no degradation was obtained with ¹³⁷Cs source and other oxides. This may be due to the fact that X–rays have a linear energy transfer (LET) greater value, and in the case of TiO₂ present a crystalline structure, whereas the other two oxides are amorphous. Both characteristics result in better formation of a reactive species that allows the degradation of the compound.

Keywords: Radiocatalysis, Photocatalysis, Radiation Induced Catalysis, 4–Chlorophenol.

Resumen

Se presentan los resultados de la degradación de 4–clorofenol por catálisis inducida por radiación ionizante, en el experimento se utilizaron TiO₂, Al₂O₃, y SiO₂ como catalizadores y radiación gamma de ¹³⁷Cs (662 keV) además de rayos X con energía de 100 keV. Después de la irradiación con una dosis de 50 cGy de rayos X en combinación con TiO₂ se obtuvo una degradación de alrededor del 5%, sin embargo no se registró degradación empleando los otros óxidos y la radiación gamma de ¹³⁷Cs, esto puede ser atribuido a que los rayos X presentan mayores niveles de transferencia lineal de energía mayores que la radiación gamma. Por otro lado, de los tres óxidos empleados, el TiO₂ presenta una estructura cristalina, mientras que los otros son amorfos, estas dos características originan una mejor formación de especies reactivas que hacen posible la degradación del compuesto.

Palabras clave: Radiocatálisis, fotocatálisis, catálisis inducida por radiación, 4–clorofenol.

Acknowledgments

Julio César González thanks the Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) México for scholarship grant no. 181247.

References

1. Agrios, A. G.; Gray, K. A; Weitz, E. Langmuir 2004, 20, 5911–5917.         [ Links ]

2. Henderson, M. A.; Chambers, S. A.; Daschbach, J. L.; Herman, G. S.; Peden, C. H. F.; Perkins, C. L.; Su, Y.; Wang, Y.; Fryberger, T.; Janata, J. Ionizing radiation induced catalysis on meta oxide particles. U.S. Department of Energy, USA, 1999.         [ Links ]

3. Zacheis, G. A.; Gray, K. A.; Kamat, P. V. J. Phys. Chem. B. 1999, 103, 2142–2150.         [ Links ]

4. Dimitrijevic, N. M.; Henglein, A.; Meise, L. D. J. Phys. Chem. B. 1999, 103, 7073–7076.         [ Links ]

5. Milosavljevic, B. H.; Thomas, J. K. J. Phys. Chem. B. 2003, 107, 11907–11910.         [ Links ]

6. González–Juárez, J. C.; Jiménez–Becerril, J. Radiat. Phys. Chem. 2006, 75, 772–768.         [ Links ]

7. Blanco, G. J.; Rodríguez, S. M.; Gasca, C. G.; Erick, R.; Bandala, E. R.; Gelover, S.; Leal, T., in: Eliminación de contaminantes por fotocatálisis heterogénea, Blesa, M.A., Editor Comisión Nacional de Energía Atómica, Unidad de Actividad Química: Argentina, 2001, 51–75.         [ Links ]

8. Follut, F.; Vel Leitner, N. K. Chemosphere. 2007, 66, 2114–2119.         [ Links ]

9. Follut, F.; Vel Leitner, N. K. J. Adv. Ox. Tech. 2007, 10, 121–126.         [ Links ]

10. Spinks, J. W.; Woods, R. J. An Introduction to Radiation Chemistry. Ed John Wiley and Sons Inc. 1976        [ Links ]

11. Yamaguchi, H. A. Radiat. Phys. Chem. 1989, 34, 801–807.         [ Links ]

12. Rabe, J. G.; Allen, A. O. J. Phys. Chem. 1966, 70, 1098–1107.         [ Links ]