Estudio de la eliminación de contaminantes emergentes en aguas mediante Procesos de Oxidación Avanzados

Este trabajo se ha centrado en la degradacion de contaminantes emergentes mediante POAs, adelantandose a una posible legislacion futura en este campo. En esta linea, el trabajo se enfoco en tres grandes bloques: ? Se estudio la degradacion, a nivel de laboratorio, de un compuesto modelo, el farmaco propranolol (PRO), mediante fotocatalisis, foto-Fenton y fotolisis directa. Tambien se llevo a cabo la fotocatalisis en planta piloto con luz solar, buscando asi una aproximacion a su aplicacion a escala real. Se investigo la degradacion de un grupo amplio de CEs (farmacos, biocidas/pesticidas e inhibidores de corrosion) encontrados en un efluente de ETAR. Los POAs utilizados fueron: UV, UV/H2O2, ultrasonidos (US) y US combinado, Fenton y foto-Fenton a pH neutro. Ademas, se estudio el proceso foto-Fenton en continuo, como tratamiento terciario, en una planta piloto ubicada en una ETAR. Teniendo en cuenta que una de las variables clave en los sistemas fotocataliticos es la radiacion, se aplico y desarrollo un metodo actinometrico sencillo para poder hacer mediciones de la radiacion en un reactor fotocatalitico cuando hay presencia de catalizador en suspension. Tanto la fotolisis directa, como la fotocatalisis y el foto-Fenton, resultaron ser tratamientos efectivos para la eliminacion de PRO (Fotocatalisis: 99%, 360 min, foto-Fenton: 99%, 15 min, fotolisis: 84%, 360 min). En el caso de la fotolisis, la mineralizacion obtenida fue demasiado escasa, no siendo asi con los otros metodos; fotocatalisis: 58% (360 min) y foto-Fenton: 60% (60 min). En fotocatalisis, se evaluaron diferentes concentraciones de catalizador en suspension, mineralizacion, biodegradabilidad y toxicidad. Se determino el camino de degradacion del PRO y se analizaron los intermedios de reaccion. Se estudio la influencia de la matriz de agua; Milli-Q o agua residual. La eliminacion del PRO se ajusto a una cinetica de pseudo-primer orden para distintas condiciones y se calculo la cinetica de Langmuir-Hinshelwood. La fotocatalisis solar resulto ser tambien un metodo efectivo en la degradacion del PRO. Se observo una degradacion de un 81%, tras 240 minutos, con una mineralizacion del 31% ([PRO]o 50 mg L-1, TiO2 0,4 g L-1). Se testaron ademas otras dos concentraciones de TiO2. La degradacion del PRO se ajusto a una cinetica de pseudo-primer orden en funcion de la radiacion o del tiempo. Se estudio tambien la evolucion de la biodegradabilidad. El tratamiento por foto-Fenton (pH 3) se estudio mediante un diseno factorial de 23, donde los factores a estudiar fueron las concentraciones de PRO, H2O2 y Fe2+. La maxima degradacion (99%, 15 min) se obtuvo para 25 mg L-1 de PRO, 56 mg L-1 de H2O2 y 5 mg L-1 de Fe2+ (mineralizacion: 60%, tras 60 min). El tratamiento mas eficaz para la eliminacion de un grupo de CEs existentes a nivel de nanogramos por litro en un efluente de ETAR fue el foto-Fenton con luz UV a 254 nm (Reactor cilindrico, lampara Hg-LP-25W, volumen total irradiado 0,4 L, pH neutro). Se alcanzo una degradacion media de mas del 85% tras solo 5 min de irradiacion, aprovechando el hierro presente en el agua y 30 mg L-1 de H2O2. Se estudio la influencia de distintos factores: concentracion inicial de H2O2, concentracion de hierro, tipo de hierro empleado (Fe II-III), fuente de radiacion, temperatura y oxigeno. El estudio en planta piloto para la remediacion de CEs en efluente de ETAR, se encontro que, empleando UV (254 nm) + H2O2 + Fe (existente en el agua) a pH natural, se alcanzaban degradaciones superiores al 80% con tiempos de residencia muy bajos. El tratamiento mas economico correspondia a la adicion de 50 mg L-1 de H2O2 y un tiempo de residencia de 10 s. En el bloque del estudio de la medida de la radiacion en sistemas fotocataliticos, se demostro que la actinometria del o-NB puede ser empleada en presencia del TiO2 en suspension para hacer medidas de radiacion en el fotorreactor, ya que el o-NB no se destruye por fotocatalisis.