Procesos avanzados de oxidacion

P

PROCESOS AVANZADOS DE OXIDACION

RESUMEN

Una de las grandes responsables por los daños ambientales es la contaminación por efluentes industriales, ocasionando problemas ambientales principalmente en los recursos hídricos y en la cadena trófica. Estos impactos se relacionan principalmente con los tratamientos ineficaces existentes y la gestión inadecuada de los efluentes. La contaminación de las aguas por especies tóxicas o recalcitrantes genera grandes impactos ambientales.

En este contexto, los Procesos Oxidativos Avanzados (o Procesos Avanzados de Oxidación), son tecnologías que utilizan principalmente el radical hidroxila (● OH) para la oxidación de los contaminantes orgánicos recalcitrantes, se han destacado como métodos alternativos prometedores en el tratamiento de las aguas residuales y los efluentes industriales.

Los Procesos Oxidativos Avanzados, conocidos por la sigla POA's, son procesos que se basan en la generación de radicales libres, principalmente el radical hidrixila (● OH), que posee alto poder oxidante y puede promover la degradación de varios compuestos contaminantes eficientemente. Estos procesos han obtenido gran atención debido al aumento de la complejidad y dificultad en el tratamiento de aguas residuales, lo que ha sido motivo para la búsqueda de nuevas metodologías para la remediación de esos desechos.

El objetivo del presente trabajo será verificar la eficiencia de remoción y degradación de componentes orgánicos recalcitrantes en aguas residuales, utilizando fotocatálisis heterogénea (H2O2 / Fe / UV) con reactor de luz artificial blanca, discontinuo. Se hará una planificación factorial 23 donde los parámetros evaluados serían la variación de la potencia de la lámpara y la concentración de peróxido de hidrógeno y el tiempo de exposición a la radiación UV.  

La propuesta interesante en este trabajo será la confección de un reactor foto catalítico utilizando una fuente artificial de radiación UV, que será la lámpara vapor de mercurio, dispuesta de forma que el efluente pueda recibir la mayor cantidad de fotones posible. Para la realización de los experimentos se utilizaron soluciones sintéticas, simulando el agua producida por los efluentes industriales recalcitrantes, con concentraciones variadas de compuestos orgánicos complejos. Los análisis de los contenidos orgánicos seguirán el método colorimétrico.

Las muestras del ensayo oxidativo se extraerán y se medirán en el espectrofotómetro. Adicionalmente se evaluaran el efecto de la concentración del peróxido de hidrógeno, la influencia de la composición de los efluentes complejos en el proceso de remoción y la turbidez de las muestras. Las pruebas iniciales de degradación Foto-Fenton para los efluentes sintéticos se realizaran variando la concentración de peróxido de hidrógeno y la potencia de la lámpara. Sin embargo, para el desarrollo de tales técnicas, será muy importante la elección del proceso, la construcción y modelo de la unidad fotoquímica, así como su optimización.

1. INTRODUCCION

El crecimiento industrial y doméstico no sostenible está intrínsecamente ligado al aumento de la emisión de contaminantes, lo que consiste en uno de los más serios problemas mundiales de la actualidad. Desafortunadamente, tal condición tiende a agravarse gradualmente, una vez que el descarte de los contaminantes en el medio ambiente ocurre, en su gran parte e in natura. Además, la pequeña fracción de contaminantes sometida a procesos de tratamiento no siempre es correctamente eliminada debido a la ineficiencia de la mayoría de los métodos convencionales utilizados (biológicos). Con eso, nuevas normas y legislaciones, cada vez más rígidas, han sido adoptadas en todo el mundo con la finalidad de minimizar el impacto contaminante al medio ambiente.

La contaminación ambiental, particularmente la de las aguas, es una de las mayores preocupaciones de la sociedad contemporánea. La concentración de la población en áreas urbanas y el desarrollo de las industrias, provocan un aumento de la contaminación de las aguas debido a la generación de efluentes domésticos e industriales. Así mismo, una variada gama de actividades industriales, en sus procesos de producción, utiliza grandes volúmenes de agua fresca y no siempre poseen tratamientos adecuados para tratar los efluentes generados antes de lanzarlos al cuerpo receptor. La contaminación de suelos y aguas subterráneas por compuestos orgánicos se ha mostrado preocupante en las últimas décadas.

Actualmente, los procesos oxidativos avanzados (POA) se han mostrado excelentes para la degradación a través de la generación del radical hidrixila (● OH) fuertemente oxidante, pues permite la rápida e indiscriminada degradación de una gran variedad de compuestos orgánicos con completa mineralización. Sin embargo, para el desarrollo de tales técnicas, es muy importante la elección del proceso, la construcción y modelo de la unidad fotoquímica, así como su optimización.

Los procesos de oxidación avanzados son de gran interés para el tratamiento de efluentes, aguas superficiales y subterráneas contaminadas. Los resultados de trabajos experimentales con diferentes sustratos y muestras de aguas contaminadas serían la base para que las alianzas se establezcan con industrias en proyectos de ampliación de escala.

A pesar de que los procesos de oxidación avanzados (POA) están constituidos por diferentes sistemas reactivos, todos tienen la misma característica química: la producción de radicales hidroxila (● OH) por un oxidante, con la excepción de la fotolisis del agua con Ultra Violeta. Los radicales hidrixila (● OH) son especies muy reactivas que atacan la mayor parte de las moléculas orgánicas con una tasa constante del orden de 106 - 109 M-1s-1 (la mayoría de los contaminantes ambientales reacciona de 106 a 109 veces más rápido con el radical hidroxilo que con el ozono).

Estos procesos también se caracterizan por la baja selectividad del ataque, lo que es una característica muy importante para un oxidante utilizado en el tratamiento de efluentes. La versatilidad de los POAs es realzada por el hecho de que existen diversas posibilidades para la producción de los radicales hidroxilas, lo que permite la elección del método más adecuado de acuerdo con el tratamiento necesario. Por lo tanto, queda claro que inicialmente deben utilizarse tratamientos primarios como métodos mecánicos y tratamientos secundarios biológicos como lodos activados y UV para continuar con los tratamientos terciarios que son los procesos de oxidación avanzada  (POA). La aplicación adecuada de un POA debe considerar el uso de reactivos tales como: H2O2 y/o O3, siendo estos más eficientes.

...