Degradación de contaminantes del agua empleando reactores solares a escala planta piloto

Abstract

The emerging contaminants include a wide range of chemicals for which there is a limited information. The problems associated with the water pollution due to increased in the use of these substances has been increased markedly in recent years. In the present PhD thesis the feasibility of applying the photo-Fenton degradation process over differents persistent pollutants was studied (specifically, the herbicide 2,4-dichlorophenoxyacetic and the analgesic acetaminophen). A theoretical and experimental study associated with the photo-Fenton degradation of the active ingredient 2,4-D acid using a pilot-scale solar reactor for conditions of pH 2.8 was developed. From the results obtained using this active ingredient, it was decided to study the behavior of the system for a commercial herbicide. Considering the growing environmental preoccupation associated with the presence of pharmaceuticals compounds in surface and human drinking waters, the effectiveness of photo-Fenton process for the removal of paracetamol in aqueous medium was evaluated. Here a joitn work together with researchers from the Polytechnic University of Catalonia, Spain was developed. The effectiveness of using different iron organic complexes in the photo-Fenton process for pH conditions close to neutrality was also studied. A new kinetic model associated with the photo-degradation of the 2,4-D employment the ferric oxalate as catalyst it was proposed and experimentally validated. The feasibility of applying the solar photo-Fenton process (condition of pH = 5) to reduce the toxicity of the treated effluent was verified.

Los contaminantes emergentes comprenden una amplia gama de compuestos químicos, de los cuales existe una limitada información. La problemática asociada a la contaminación de aguas, debido al uso creciente de estas sustancias, se ha incrementado notoriamente en los últimos años. En la presente tesis se estudia la factibilidad de aplicar el proceso foto-Fenton en la degradación de diversos contaminantes persistentes (específicamente, el herbicida 2,4-diclorofenoxiacético y el analgésico Paracetamol). Se desarrolló un estudio teórico y experimental asociado a la degradación foto-Fenton del principio activo ácido 2,4-D empleando un reactor solar escala planta piloto para condiciones de pH 2,8. A partir de los resultados obtenidos empleando el principio activo, se decidió estudiar luego el comportamiento del sistema empleando un herbicida comercial. Considerando la creciente y actual preocupación asociada a la presencia de diversos productos farmacéuticos en aguas superficiales y de consumo humano, se decidió evaluar la efectividad del proceso foto-Fenton para la remoción del Paracetamol en medio acuoso. Se desarrolló un trabajo en conjunto con investigadores de la Universidad Politécnica de Cataluña, España. Se estudió además la efectividad de emplear diversos complejos orgánicos de hierro en el proceso foto-Fenton para condiciones de pH próximas a la neutralidad. Se planteó y validó experimentalmente un nuevo modelo cinético asociado a la foto-degradación del 2,4-D empleando como fuente de catalizador el oxalato férrico. Se comprobó la efectividad del proceso foto-Fenton empleando radiación solar y en condiciones de pH próximas a la neutralidad para reducir la toxicidad del efluente tratado.