Comparative Effect of Adsorption and Photodegradation on Benzene and Naphthalene Using Bismuth Oxide Modify Graphene Oxide

Abstract

Abstract. The removal of pollutants derived from oil industry takes relevance in industrial zones moreover if some of them has been reported as carcinogenic and detrimental to public health at low concentrations. In this research was explored the synergic effect between adsorption of the hydrocarbon’s benzene and naphthalene and its photodegradation under visible irradiation. The capabilities of system graphene oxide (GO) - bismuth oxide (Bi2O3) were evaluated both as adsorbent and active semiconductor for the removal of benzene and naphthalene in aqueous media. The content ratio between materials was changed to evaluate the effect on its properties. The X-ray diffraction indicates the stability of α-bismuth oxide which is known as an efficient photocatalyst meanwhile Raman spectroscopy indicates the successfully obtaining of detached layer of graphene oxide. The energy band gap of the most photoactive composites materials indicates an increase comparing with bare GO, this increase is favorable to decrease the high electron transfer in its surface. The removal efficiency of benzene and naphthalene indicate the predominance of the adsorption process; the highest elimination was for naphthalene removing 73 percent of the pollutant in aqueous media. The results indicate the system as a promising alternative for the elimination of contaminants derived from the hydrocarbons industry when present in aqueous media.     Resumen. La remoción de contaminantes derivados de industria del petróleo toma relevancia in zonas industriales sobre todo porque varios de ellos han sido reportados como cancerígenos y en general perjudiciales para la salud pública aún en bajas concentraciones. En esta investigación se explora el efecto sinérgico entre la adsorción de los hidrocarburos benceno y naftaleno y su fotodegradación bajo irradiación visible. Se evaluó la capacidad del sistema óxido de grafeno (GO)-óxido de bismuto (Bi2O3) como adsorbente y semiconductor activo para la eliminación de benceno y naftaleno en medio acuoso. Se cambió la relación de contenido entre materiales propuestos para evaluar el efecto sobre sus propiedades fisicoquímicas. De los resultados, la difracción de rayos X indica la estabilidad del α- óxido de bismuto, conocido como un fotocatalizador eficiente, mientras que por espectroscopia Raman se indica la obtención de capa separadas de óxido de grafeno. La energía de banda prohibida de los materiales fotoactivos indica un aumento en comparación con el GO puro, este aumento se considera favorable para disminuir la alta transferencia de electrones en su superficie. La eficiencia en la remoción de benceno y naftaleno indica el predominio del proceso de adsorción; la mayor eliminación fue para el naftaleno eliminándose el 73 por ciento del contaminante en medio acuoso. Los resultados señalan al sistema como una alternativa prometedora para la eliminación de contaminantes derivados de la industria de los hidrocarburos en medio acuoso.