PUNTOS DE LA PLÁTICA - IBERO · puntos de la plÁtica 1. ... tratamiento de aguas (residuales) 1....

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PUNTOS DE LA PLÁTICA

1. ¿QUÉ SON LOS PAOS?2. PAOS: USOS, VENTAJAS Y EJEMPLOS. 3. TRABAJOS REALIZADOS.4. RESULTADOS DEGRADACIÓN DE FENOL.5. RESULTADOS TRATAMIENTO DE LIXIVIADO MADURO DE

RELLENO SANITARIO. 6. RESULTADOS DE BIODEGRADABILIDAD AGUAS RESIDUALES

DE DE AZUL ÍNDIGO. 7. RESULTADOS DE DETOXIFICACIÓN DE LICORES DE

PREHIDROLIZADO DE OLOTE DE MAÍZ.

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¿QUÉ SON LOS PROCESOS AVANZADOS DE OXIDACIÓN (PAOs)?

PROCESOS QUE INVOLUCRAN LA GENERACIÓN Y USO DE ESPECIES TRANSITORIAS MUY OXIDANTES.

RADICAL CON ALTO POTENCIAL (V vs ENH) REDOX: •OH (2.8 V), [O2•- ( -0.37 V), CO2

•-, C2O4•-].

PUEDE SER GENERADO POR MEDIOS FOTOQUÍMICOS Y ELECTROQUÍMICOS.

POSEE ALTA EFECTIVIDAD PARA LA OXIDACIÓN DE MATERIA ORGÁNICA.

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EJEMPLOS DE PAOs APLICADOS AL TRATAMIENTO DE AGUAS (RESIDUALES)

1. FOTOCATÁLISIS (TiO2).2. TRATAMIENTOS CON OZONO: 03, O3/H2O/UV.3. ELECTRO OXIDACIÓN.4. FENTON FOTOASISTIDOS. 5. ELECTROFENTON.

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PAOs USOS Y VENTAJAS

ESPECIALMENTE ÚTILES COMO PRETRATAMIENTO DE CONTAMINANTES RESISTENTES A LA BIODEGRADACIÓN.

TRANSFORMAN QUÍMICAMENTE AL CONTAMINANTE.

GENERALMENTE SE CONSIGUE LA MINERALIZACIÓN COMPLETA DEL CONTAMINANTE.

USUALMENTE NO GENERAN LODOS.

SIRVEN PARA TRATAR CONTAMINANTES A MUY BAJA CONCENTRACIÓN (INCLUSO, PPB).

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PROCESOS FENTON(FOTO-FENTON O ELECTRO-FENTON)

EL REACTIVO FENTON ESTÁ COMPUESTO DE: PERÓXIDO DE HIDRÓGENO (OXIDANTE). SALES FERROSAS (CATALIZADOR).

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PROCESOS FOTO-FENTON ASISTIDOS CON ENERGÍA SOLAR

MAYOR GENERACIÓN DE RADICALES OH; MEJOR RENDIMIENTO DEL CATALIZADOR.

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OHOHFehvOHFe 322

2

HOHFehvOHFe 22

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TRABAJOS REALIZADOS

1. SOLAR PHOTOASSISTED ADVANCED OXIDATION OF SYNTHETIC PHENOLIC WASTEWATERS USINGFERRIOXALATE COMPLEXES.Solar Energy 83 (2009) 306–315

2. CHARACTERIZATION AND DETOXIFICATION OF A MATURE LANDFILL LEACHATE USING A COMBINED COAGULATION–FLOCCULATION/PHOTO FENTON TREATMENT. Aceptado en: Journal of Hazardous Materials.

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TRABAJOS REALIZADOS

3. A FERROUS OXALATE MEDIATED PHOTO-FENTON SYSTEM: TOWARDS AN INCREASED BIODEGRADABILITY OF INDIGO DYED WASTEWATERS. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry

4. FURFURAL DETOXIFICATION OF A CORNCOB LIGNOCELLULOSIC PREHYDROLIZATE LIQUID BY THE PHOTO - FENTON REACTION AND ITS COMPATIBILITY WITH SACCHAROMYCES CEREVISIAE. Biomass & Bioenergy

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TRABAJOS REALIZADOS

5. DEGRADACIÓN DE PLAGUICIDAS ORGANOFOSFORADOS EN SOLUCIÓN ACUOSA MEDIANTE OXIDACIÓN ELECTROQUÍMICA EN ELECTRODO DE DIAMANTE DOPADO CON BORO. En proceso.

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REACTORES: COLECTORES PARABÓLICOS COMPUESTOS

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SOLAR PHOTOASSISTED ADVANCED OXIDATION OF SYNTHETIC PHENOLIC WASTEWATERSUSING FERRIOXALATE COMPLEXES.

REACCIONES FERRIOXALATO

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2242

2242

242

3342

42242

23342

422242

23)(

2)(

)()(

COCOOC

COOCFeOCOCFe

OCOCFehvOCFe

OHHOOCFeOHOCFe

223

22

2222

2242

42242

23342

2

2)(

OHFeHOFeOCOOCO

COCOOC

OCOCFehvOCFe

Regeneración de H2O2Reacciones para la degradación de compuestos orgánicos  

OHHOOCFeOHOCFe )()( 422242

RESULTADOS DE FERRIOXALATO-FENOL

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pH: 5.8‐6.0

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CHARACTERIZATION AND DETOXIFICATION OF A MATURE LANDFILL LEACHATE USING A COAGULATION–FLOCCULATION/PHOTO

FENTON TREATMENT.

CARACTERIZACIÓN DEL LIXIVIADO

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ParameterRange reported by EPA,

1995Pollutant Concentration

BOD5 2 - 55,000 1,500 + 500COD 9 - 90,000 14,680 + 3,225

Total carbon (TC) - 8,089 + 800

Ammonium (NH4+) 0 - 2,400 381 + 3

Calcium hardness (CaCO3)

200 - 25,000 8,418 + 549

pH 3.7 - 9.0 8.04 + 0.17Arsenic (As) - 0.233 + 0.224

Cadmium (Cd) 0 - 17 0.433 + 0.057Chlorides (Cl-) 2 - 5,000 3,501 + 1,987

Chromium (Cr) 0 - 33 < 0.1Cobalt (Co) - < 0.1

Iron (Fe) 2 - 5,500 65 + 5Lead (Pb) 0 - 12 19.59 + 18.54

Manganese (Mn) - < 0.1Mercury (Hg) 0 - 0.2 33.27 + 105.57

Nickel (Ni) 0 - 9 < 0.1

Ortophospates (PO43-) 0 - 155 < 1

Sulfates (SO42-) 1 - 1,825 < 1

Sulfides (S2-) - 10.68 + 1.68Zinc (Zn) 0 - 1,000 0.333 + 0.057

PROCESO DE TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS

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CARACTERIZACIÓN DEL LIXIVIADO

INYECCIÓN DE MUESTRAS Y

COMPUESTO OXIDANTE (H202) AL REACTOR Y EXPOSICIÓN A LA LUZ

SOLAR

ACIDIFICACIÓN DEL LIXIVIADO

FLOCULACIÓN COAGULACIÓN DEL LIXIVIADO

LIXIVIADO TRATADO

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ParameterFinal

Concentration[mg/L]

Removal Percentage (%)

COD 6,384 + 759 56.50 Total carbon (TC) 290 + 50 94.96 Ammonium (NH4

+) 84 + 1 63.83 Hardness (CaCO3) 1,929 + 704 78.08

Arsenic (As) 0.124 + 0.169 46.66 Lead (Pb) 3.22 + 16.86 85.51

Mercury (Hg) 30.25 + 9.6 9.09 Removal percentages and concentrations of the treated leachate in [mg/L].

The proposed treatment is a good option for the removal of COD and TC, as well as NH4

+. The removal of Pb and As is, in general, efficient, considering that treatability efficiencies of 85% and 95% . For As (100–1000 g/L) and Pb (1–100 mg/L), were reported by the US EPA for the most efficient treatment (chemical precipitation).

LIXIVIADO TRATADO

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Cd, Pb, Hg, and Cr are present, the generated sludge is able to retain and remove them from the effluent by precipitation.Mercury, on the contrary, is weakly adsorbed ontothe surface of the solid and is likely to be released again into the effluent, therefore explaining its weak removal at the end of this stage.

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A FERROUS OXALATE MEDIATED PHOTO-FENTON SYSTEM: TOWARDS AN INCREASED

BIODEGRADABILITY OF INDIGO DYED WASTEWATERS.

ÍNDIGO (OBJETIVOS)

USO DE OXALATO FERROSO. PRODUCIR UN EFLUENTE BIODEGRADABLE.

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OHCOCOHOOC

OOHHHOO

COCOOC

OHHOOCFeOHOCFe

22242

22222

2242

422242

2

/

)()(

Reacciones para la degradación de compuestos orgánicos  

Reacciones que reduce la eficiencia

ÍNDIGO (RESULTADOS)

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The horizontal line indicates the biodegradability threshold (BOD5/COD=0.2).

En general se observó que después de 20 kJ/L, el efluente incrementa su biodegradabilidad(BOD5/COD) por arriba de 0.2 (umbral recalcitrante). No es necesario degradar totalmente al colorante con e proceso foto-Fenton.

ÍNDIGO (RESULTADOS)

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THIS ANALYSIS REVEALED THAT THE BEST REMOVAL EFFICIENCIES FOR TOTAL ORGANIC CARBON (TOC)WERE OBTAINED FOR LOW PEROXIDE DOSES, WHILE THE REMOVAL OF CHEMICAL OXYGEN DEMAND (COD) PROVED TO BE MORE SENSITIVE TO INCREASES IN THE CONCENTRATION OF INDIGO.

OHCOCOHOOC 222422

ÍNDIGO (PRODUCTOS INTERMEDIOS)

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FURFURAL DETOXIFICATION OF A CORNCOBLIGNOCELLULOSIC PREHYDROLIZATE LIQUID BY

THE PHOTO - FENTON REACTION AND ITS COMPATIBILITY WITH SACCHAROMYCES

CEREVISIAE

FURFURAL

DESCOMPOSICIÓN DEL FURFURAL E 5 HMF DE UN LÍQUIDO PREHIDROLIZADO DE OLOTE DE MAÍZ.

UN MODELO DE OPTIMIZACIÓN A TRAVÉS DE UN MODELO NO LINEAL OBTENIDO DE UNA REGRESIÓN POLINOMIAL .

RANGO DE CONCENTRACIÓN DE PERÓXIDO DE HIDROGENO/HIERRO COMPRENDIDO ENTRE 100-800.

LA DOSIS ÓPTIMA DE REACTIVOS: CON LA MÁXIMA DEGRADACIÓN DE FURFURAL, EL MÍNIMO SACRIFICIO DE AZÚCARES Y LA MENOR CONCENTRACIÓN POSIBLE DE PERÓXIDO DE HIDRÓGENO.

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FURFURAL (RESULTADOS)

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Compound Untreated

liquid

Detoxified liquid

(R = 150)

Detoxified liquid

(R = 300)

Cellobiose –

C12H22O11

1.88 + 0.37 1.69 + 0.29 1.57 + 0.28

Mannose –

C6H12O6

2.18+ 0.60 2.06 + 0.48 2.04 + 0.16

Xylose –

C5H10O5

3.78 + 0.26 2.94 + 0.11 3.12 + 0.32

Furfural –

C5H4O2

1.36 + 0.05 0.58 + 0.23 0.35 + 0.18

FURFURAL (RESULTADOS)

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* ESTE TRABAJO

TIEMPO (h) 2 1

[H2O2] INICAL (mM) 50 (140 EN [13]) 50‐150

[Fe2+] (mg/L) 10 (70 EN [13]) 10‐50

[FURFURAL] (mg/L) 500 500

[5‐HMF] (mg/L) 100 100

% DE DEGRADACIÓN DE FURFURAL 91 80

% DE DEGRADACIÓN DE 5‐HMF 80 85

[H2O2] RESIDUAL (mM) NO SE REPORTA 0

* Oliva J., P. Manzanares P., Ballesteros I (2005). Application of Fenton’s Reaction to Steam ExplosionPrehydrolysates from Poplar Biomass. Appl. Biochem. Biotechnol. 121-124,887-900.

CONCLUSIONES

LOS PAOS ASISTIDOS CON ENERGÍA SOLAR PARA LOS PROBLEMAS ABORDADOS DEMOSTRARON SER UNA EXCELENTE ALTERNATIVA PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS.

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