Desinfeccion Por Fotocatalisis

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………….3

1. Principios de desifeccion……………………………………………………………....5

2. Mecanismos de desinfección…………………………………………......................7

3. Metodologías clásicas de desinfección de agua…………………………………..10

4. Fundamentos de la fotocatalisis solar………………………………………………10

5. Desinfección por fotocatalisis………………………………………………………..11

6. Aspectos metodologicos……………………………………………………………..12

7. Fotocatalisis heterogenea……………………………………………………………15

8. Parámetros ……………………………………………………………………………18

9. Tecnologías basadas en el uso de lámparas……………………………………...20

10. Tecnologías basadas en el uso de radiación solar………………………………22

11.CONCLUSIONES…………………………………………………………………….24

12.Bliografia

INTRODUCCIÓN

Por mucho tiempo se ha estudiado e investigado alternativas efectivas y de bajo costo para desinfectar agua para uso y consumo de los seres humanos en situaciones en las que, por diversas razones, no se cuenta con un agua de calidad adecuada, como las que prevalecen en pequeñas comunidades y en situaciones de desastre. Las zonas rurales cuentan generalmente con insuficientes recursos sanitarios, energéticos, culturales y económicos y resultan ser las regiones o zonas más afectadas por el consumo directo de agua contaminada.

El proceso de desinfección es clave en cualquier sistema de tratamiento de agua, ya que la generación de agua microbiológicamente segura depende en buena medida de él. El consumo de agua aun con contenidos bajos de microorganismos patógenos y compuestos tóxicos puede producir enfermedades graves, así como desórdenes crónicos en la salud debido a mutaciones genéticas que conducen a desarrollo de cáncer.

La desinfección implica la exposición de los microorganismos a condiciones físicas o químicas a fin de destruirlos o detener su crecimiento. En realidad, lo que se observa son poblaciones de organismos y no individuos y esto resulta en un efecto cinético en términos de la tasa de mortalidad, donde el criterio de muerte de un microorganismo es la pérdida irreversible de la habilidad para reproducirse

(Hooper, op. cit.)

Los procesos de mezcla, coagulación, sedimentación y filtración remueven con mayor o menor eficiencia, la mayoría de las bacterias y virus presentes en el agua.

Desde este punto de vista pueden ser considerados como procesos preparatorios para la desinfección, pues cumplen dos objetivos disminuyen la carga bacteriana del agua y hacen más eficientes los métodos de desinfección.

Los procesos de coagulación – floculación – sedimentación son altamente eficientes para la remoción de bacterias vegetativas, la remoción de bacterias es directamente proporcional a la remoción de turbiedad y que se pueden lograr remociones de hasta 99.7% cuando se obtiene una eficiencia muy alta en el proceso de coagulación y sedimentación.

Es por ello que existen varios métodos tradicionales de desinfección y otros relativamente nuevos de aplicación. Algunos de los factores que influyen en la selección de un método o tecnología de desinfección para agua es el costo, consumo energético, calidad del agua a tratar entre otros.

La difusión de métodos alternativos como la adición de sustancias químicas, el tratamiento con ozono o luz ultravioleta, la ebullición y algunos tipos de filtración se ve limitada debido a los problemas asociados con la confiabilidad, operación, mantenimiento, costos, sabor resultante y particularmente, en el caso de la ebullición, la disponibilidad de fuentes de abastecimiento de combustible. Uno de los métodos más simples y menos costosos de proveer de agua segura para el consumo humano a las comunidades rurales es el uso de la radiación solar para inactivar bacterias y otros patógenos.

Durante muchos años el método más utilizado para desinfección de agua ha sido la aplicación de cloro, la aplicación de este contribuyó a disminuir de manera significativa la ocurrencia de numerosas enfermedades, sin embargo, en años más recientes se ha demostrado que la cloración puede resultar ineficiente para controlar la ocurrencia de algunos patógenos en el agua, tales como Giardialamblia y Cryptosporidiumparvum (Galal-Gorchev, 1996).

Siendo entonces un método alternativo que se ha explorado para desinfectar agua con bajo costo y menores implicaciones ambientales adversas es la radiación solar, referida también como SODIS (por sus siglas en ingles). La radiación solar ha demostrado ser una técnica eficiente en la inactivación y destrucción de bacterias patógenas y virus en el agua, mejorando así la calidad microbiológica del agua a escala doméstica.

En este documento se presentan algunas de las aplicaciones del uso de la energía solar para la desinfección del agua de consumo humano. Estas aplicaciones se han dividido para su presentación en fototérmicas, es decir, en las que se utiliza la radiación infrarroja del espectro y fotoquímicas, en las que el efecto se debe principalmente a la radiación ultravioleta.

1. PRINCIPIOS DE DECINFECCIÓN

La fotocatálisis consiste en la destrucción de los contaminantes mediante el empleo de la radiación ultravioleta y catalizadores con el objeto de formar radicales hidroxilo los cuales posteriormente tendrán un efecto oxidante sobre los contaminantes químicos. En este proceso la oxidación tiene lugar directamente en la superficie de la partícula que se utiliza como catalizador o semiconductor (TIO2 entre otros) siendo la radiación solar la única fuente de energía la fotocatálisis heterogénea mediada por TIO2 y la foto oxidación mediada por compuestos férricos son dos alternativas atractivas para el tratamiento de aguas.

Las aguas contaminadas por las ciudades pueden ser tratadas por métodos como son los biológicos, adsorción de carbón activado, o por tratamientos de oxidación con permanganato, térmica, cloración, ozonización, entre otros, pero muchas veces estos procedimientos no logran alcanzar los requerimientos para su utilización después del tratamiento, debido a estas razones se están utilizando cada vez más los procesos de oxidación avanzada (POA´s), estos métodos se pueden utilizar para la remoción de agentes contaminantes de aguas especiales sobre todo a pequeña y mediana escala, pero también se pueden utilizar para descontaminación del aire, el suelo, la descontaminación por desactivación de bacterias y virus.

Los POA´s se basan principalmente en procesos capaces de producir cambios drásticos en la estructura química de los contaminantes; este concepto fue utilizado por primera vez por Glaze y colaboradores, los uso de especies transitorias poderosas, como el radical hidroxilo (HO•), el cual se puede generar por medios fotoquímicas, y posee una gran capacidad para oxidar materia orgánica. Existen dos derivaciones principales:

1. Procesos no fotoquímicas: en los cuales se encuentran la ozonización en medio alcalino, ozonización con peróxido de hidrogeno, procesos fenton (Fe+/H2O2), oxidación electroquímica, radiolisis gamma y tratamiento con haces de electrones, plasma no térmico y ultrasonido.

2. Procesos fotoquímicas: aquí se encuentran relacionados aquellos métodos que utilizan de una manera u otra la luz, como son oxidación de agua sub y supe critica, procesos fotoquímicos, fotolisis del agua en el ultravioleta al vacio (UVV), UV con peróxido de hidrogeno, UV con ozono, procesos fotofenton y la fotocatálisis heterogénea, la cual se tratara con más detalle más adelante.

Las ventajas que traen los POA´s frente a otros métodos

Una de las mas preponderantes es que cambian químicamente el contaminante, no solo es un cambio de fase como en otros métodos, además de esto, se logra una destrucción completa del mismo, proceso llamado mineralización; son muy útiles para compuestos de tipo refractario, que resisten otro tipo de tratamiento.

Mientras que la mayoría de los agentes desinfectantes normalmente utilizados en aguas inactiva los microorganismos por una interacción (reacción) química, la inactivación de los microorganismos por irradiación se debe a la absorción de radiación ultravioleta (UV) de alta energía, que causa reacciones fotoquímicas de los componentes fundamentales de las células, perjudicando así su funcionamiento normal. Por ejemplo, se interrumpe el mecanismo de duplicación, o se provoca la muerte de la célula.

El mecanismo de desinfección por UV depende de la absorción de la radiación por las proteínas, y por los ácidos nucléicos (RNA y DNA) de un dado microorganismo.

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