{"id":108530,"date":"2008-12-03T08:43:00","date_gmt":"2008-12-03T08:43:00","guid":{"rendered":"http:\/\/weblogs.madrimasd.org\/\/remtavares\/archive\/2008\/12\/03\/108530.aspx"},"modified":"2008-12-03T08:43:00","modified_gmt":"2008-12-03T08:43:00","slug":"procesos-industriales-para-el-tratamiento-de-aguas-residuales-mediante-oxidacion-humeda-catalitica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/2008\/12\/03\/108530","title":{"rendered":"Procesos industriales para el tratamiento de aguas residuales mediante oxidaci\u00f3n h\u00fameda catal\u00edtica"},"content":{"rendered":"

La presencia de contaminantes persistentes es una de las caracter\u00edsticas comunes de diversos tipos de aguas residuales industriales. Dichos contaminantes resisten los tratamientos biol\u00f3gicos convencionales, inhibi\u00e9ndolos incluso en algunos casos. La necesidad de eliminar los contaminantes persistentes ha motivado el desarrollo de procesos oxidativos de degradaci\u00f3n, b\u00e1sicamente procesos de oxidaci\u00f3n h\u00fameda y de oxidaci\u00f3n avanzada. Los costes de operaci\u00f3n son un inconveniente importante a la hora de operar los procesos de oxidaci\u00f3n, por lo que numerosas propuestas no pasan de la escala de laboratorio. Sin embargo, algunos procesos han logrado abrirse paso hasta la escala de demostraci\u00f3n o industrial. Este art\u00edculo describe los procesos de oxidaci\u00f3n h\u00fameda catal\u00edtica m\u00e1s significativos y el estado de desarrollo en que se encuentran.<\/P>

[Grupo de Procesos y Sistemas de Ingenier\u00eda Ambiental, Universidad Aut\u00f3noma de Madrid]<\/SPAN><\/P>

La presencia de contaminantes persistentes es una de las caracter\u00edsticas comunes de diversos tipos de aguas residuales industriales. Dichos contaminantes resisten los tratamientos biol\u00f3gicos convencionales, inhibi\u00e9ndolos incluso en algunos casos. La necesidad de eliminar los contaminantes persistentes ha motivado el desarrollo de procesos oxidativos de degradaci\u00f3n, b\u00e1sicamente procesos de oxidaci\u00f3n h\u00fameda y de oxidaci\u00f3n avanzada. Los costes de operaci\u00f3n son un inconveniente importante a la hora de operar los procesos de oxidaci\u00f3n, por lo que numerosas propuestas no pasan de la escala de laboratorio. Sin embargo, algunos procesos han logrado abrirse paso hasta la escala de demostraci\u00f3n o industrial. A continuaci\u00f3n se describen los procesos de oxidaci\u00f3n h\u00fameda catal\u00edtica m\u00e1s significativos y el estado de desarrollo en que se encuentran.<\/P>

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Proceso de Oxidaci\u00f3n H\u00fameda con Per\u00f3xidos (WPO)<\/o:p><\/SPAN><\/U><\/I><\/P>

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            <\/SPAN>El proceso WPO <\/I>ha sido desarrollado en Francia por el Institut des Sciences Appliquees<\/I> y la IDE Environnement<\/I><\/st1:PersonName> S.A<\/I>. En este proceso se emplea el per\u00f3xido de hidr\u00f3geno como oxidante en vez de un gas (ox\u00edgeno o aire), eliminando las limitaciones de transferencia de materia. Este proceso es una adaptaci\u00f3n del cl\u00e1sico proceso Fenton, pero emplea temperaturas y presiones de 100 \u00baC<\/st1:metricconverter> y 5 bar, respectivamente. El uso de sales met\u00e1licas en combinaci\u00f3n con el per\u00f3xido de hidr\u00f3geno ofrece un aumento significativo de la reducci\u00f3n de COT, incluso para compuestos org\u00e1nicos de bajo peso molecular. Los tiempos de reacci\u00f3n pueden ser de 60 min. El catalizador se recupera tras la reacci\u00f3n, por precipitaci\u00f3n a pH 9 y posterior filtraci\u00f3n.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

            <\/SPAN><\/SPAN>Recientemente, se ha desarrollado un catalizador homog\u00e9neo Fe-Cu-Zn que permite la oxidaci\u00f3n de intermedios de reacci\u00f3n refractarios como \u00e1cido ac\u00e9tico y \u00e1cidos dicarbox\u00edlicos (\u00e1cido ox\u00e1lico, \u00e1cido succ\u00ednico, etc.).<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Proceso Loprox de Bayer<\/o:p><\/SPAN><\/U><\/I><\/P>

            <\/SPAN><\/SPAN>Este proceso es exclusivamente para el acondicionamiento de aguas residuales antes de un tratamiento biol\u00f3gico. Fue desarrollado en 1980 por la compa\u00f1\u00eda Bayer<\/I> para atender las necesidades de recuperaci\u00f3n de las aguas residuales de sus plantas de producci\u00f3n.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

            <\/SPAN>Este proceso, esquematizado en la Figura A.I<\/st1:PersonName>.6, opera a temperatura entre 140 y 200 \u00baC<\/st1:metricconverter>, y a presiones entre 5 y 20 bar, en funci\u00f3n de la composici\u00f3n del agua a tratar. La reacci\u00f3n se lleva a cabo a pH=2, para lo cual se adiciona \u00e1cido sulf\u00farico. Para corrientes acuosas con una DQO entre 5 y 100 g\u00b7L-1<\/SUP>, el tiempo de residencia dentro del reactor es de 1 a<\/st1:metricconverter> 3 h. La oxidaci\u00f3n es catalizada por iones Fe2+<\/SUP> y la adici\u00f3n de per\u00f3xido de hidr\u00f3geno aumenta la eficacia de la oxidaci\u00f3n, disminuyendo el tiempo necesario de reacci\u00f3n. <\/o:p><\/SPAN><\/P>

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            <\/SPAN>La corriente alimento se calienta, inicialmente, con la corriente de salida del reactor mediante un intercambiador de calor, Figura 1, y despu\u00e9s se le inyecta una corriente de ox\u00edgeno puro que se distribuye como peque\u00f1as burbujas y se introduce al reactor que consiste en una columna de burbujeo. El efluente del reactor es enfriado por la corriente alimento, despresurizado mediante una v\u00e1lvula, y llevado a un recipiente donde se separan la fase l\u00edquida de la gaseosa. La fase l\u00edquida se neutraliza con cal de manera que el \u00e1cido sulf\u00farico se recupera como sulfato c\u00e1lcico y el Fe2+<\/SUP> se recupera como hidr\u00f3xido. <\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Figura 1.- Diagrama simplificado del proceso Loprox<\/I>.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Proceso Catal\u00edtico IT Enviroscience <\/o:p><\/SPAN><\/U><\/I><\/P>

            <\/SPAN><\/SPAN>El proceso IT Enviroscience<\/I> emplea sistemas de co-catalizadores homog\u00e9neos solubles en agua. El catalizador, que originalmente consist\u00eda en aniones bromuro y nitratos en soluci\u00f3n \u00e1cida, fue patentado en 1972 y asignado a Dow Chemical Company. IT<\/I> Enviroscience<\/I> consigui\u00f3 los derechos de sistemas de co-catalizadores y desarroll\u00f3 un catalizador m\u00e1s efectivo consistente en iones bromuro, nitratos y magnesio en soluci\u00f3n \u00e1cida, que se patent\u00f3 en 1981. <\/o:p><\/SPAN><\/P>

            El sistema de reacci\u00f3n es un reactor tipo tanque agitado. La mezcla aire y agua contaminada por compuestos org\u00e1nicos refractarios se alimenta continuamente al reactor. Estos compuestos son oxidados y se obtiene una corriente gaseosa con CO2<\/SUB>, vapor de agua y posibles vol\u00e1tiles. El catalizador se recupera de la corriente acuosa efluente del reactor mediante filtraci\u00f3n y se recircula al reactor. El proceso se lleva a cabo a temperaturas entre 165 y 275 \u00baC<\/st1:metricconverter> y presiones entre 12 y 70 bar, y con tiempos de residencia de la fase l\u00edquida de 30 a<\/st1:metricconverter> 120 min.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Proceso Ciba-Geigy<\/o:p><\/SPAN><\/U><\/I><\/P>

            <\/SPAN><\/SPAN><\/I><\/B>El proceso Ciba<\/I> esta comercializado por la compa\u00f1\u00eda Granit en Suiza. Emplea como catalizador una sal de cobre, que se recupera del efluente del reactor, como sulfito de cobre, para su recirculaci\u00f3n, y como oxidante aire comprimido. En la Figura 2 se recoge un esquema del proceso. La instalaci\u00f3n est\u00e1 construida en titanio para evitar problemas de corrosi\u00f3n, debido a los \u00e1cidos formados durante el transcurso de la reacci\u00f3n. Se obtienen conversiones de DQO del 95% en aguas residuales qu\u00edmicas o farmac\u00e9uticas, a una temperatura de 300 \u00baC<\/st1:metricconverter> y a una presi\u00f3n de 200 bar. En este proceso se consigue tambi\u00e9n la oxidaci\u00f3n del \u00e1cido ac\u00e9tico producido durante la oxidaci\u00f3n cuando se trabaja con tiempos de residencia de 180 min o mayores. <\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Figura 2.- Diagrama simplificado del proceso Ciba <\/I> <\/SPAN>(htpp:\/\/ www. cibasc.com).<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Proceso NS-LC<\/o:p><\/SPAN><\/U><\/I><\/P>

            <\/SPAN>La compa\u00f1\u00eda Nipon Shokubai Kagaku<\/I> instal\u00f3 10 plantas en 1996, y desarrollaron multitud de catalizadores heterog\u00e9neos en forma de pellets y de \u201cnido de abeja\u201d. El catalizador monol\u00edtico de \u201cnido de abeja\u201d, Pt-Pd\/TiO2<\/SUB>-ZrO2<\/SUB> proporciona mayor resistencia mec\u00e1nica que los catalizadores de Al2<\/SUB>O3<\/SUB> pero su actividad catal\u00edtica no es satisfactoria. Otro catalizador contiene un \u201ccomponente A\u201d que es \u00f3xido de hierro junto con \u00f3xido titanio, o silicio o zirconio, m\u00e1s un \u201ccomponente B\u201d que consiste en uno o m\u00e1s \u00f3xidos de cobalto, n\u00edquel, cerio, plata, oro, platino, rodio, rutenio e iridio. El \u201ccomponente A\u201d supone un 90% en peso del catalizador. Actualmente, la compa\u00f1\u00eda Nipon Shokubai Kagaku<\/I> comercializa el catalizador Ru\/Ce2<\/SUB>O4<\/SUB> en forma de pellets (http:\/\/www.shokubai.co.jp\/english<\/A>).<\/o:p><\/SPAN><\/P>

             <\/o:p><\/SPAN>Este proceso, mostrado en la Figura 3, opera a temperaturas de 160 y 270 \u00baC<\/st1:metricconverter> y presiones de 9 a<\/st1:metricconverter> 80 bar, y con tiempos de residencia aproximados de 1 h. Bajo las condiciones m\u00e1s extremas se obtienen conversiones de fenol, \u00e1cido ac\u00e9tico, formaldeh\u00eddo y glucosa del 99%.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

 <\/o:p><\/SPAN> <\/o:p><\/SPAN>Figura 3.- Diagrama simplificado del proceso NS-LC <\/I> <\/SPAN>(http:\/\/www.shokubai.co.jp<\/A>).<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Proceso Osaka Gas <\/o:p><\/SPAN><\/U><\/I><\/P>

            <\/SPAN>Este proceso, mostrado en la Figura 4, es similar al proceso Zimpro, <\/I>recogido en la Figura A.I<\/st1:PersonName>.1,<\/SPAN> <\/I>pero con la incorporaci\u00f3n de un catalizador heterog\u00e9neo en forma de esferas o de \u201cnido de abeja\u201d. El catalizador consiste en una mezcla de dos o m\u00e1s metales de transici\u00f3n (Fe, Cu, Co, Ni) o metales nobles (Ru, Pd, Pt, Au) sobre ZrO2<\/SUB> u TiO2<\/SUB> o una mezcla de ambos. Las condiciones de operaci\u00f3n (temperatura, presi\u00f3n y pH) de la corriente alimento var\u00edan en funci\u00f3n del contaminante, aunque se suele operar a  <\/SPAN>250 \u00baC<\/st1:metricconverter> y 70 bar con un tiempo de residencia de 24 min, bajo estas condiciones de operaci\u00f3n se obtienen conversiones totales de fenol.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Figura 4- Diagrama simplificado del proceso Osaka Gas  <\/SPAN><\/I>(http:\/\/ http:\/\/www.water.com\/<\/A>).<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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            <\/SPAN>La Figura 5, presenta un diagrama de fases temperatura-presi\u00f3n del agua pura que permite situar de manera aproximada los procesos de oxidaci\u00f3n h\u00fameda, con y sin catalizador, en funci\u00f3n de la presi\u00f3n y temperatura de operaci\u00f3n. <\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Figura 5.- Condiciones de operaci\u00f3n de los procesos industriales de  <\/SPAN>oxidaci\u00f3n h\u00fameda y oxidaci\u00f3n h\u00fameda catal\u00edtica.<\/o:p><\/U><\/I><\/SPAN><\/P>

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La presencia de contaminantes persistentes es una de las caracter\u00edsticas comunes de diversos tipos de aguas residuales industriales. Dichos contaminantes resisten los tratamientos biol\u00f3gicos convencionales, inhibi\u00e9ndolos incluso en algunos casos. La necesidad de eliminar los contaminantes persistentes ha motivado el desarrollo de procesos oxidativos de degradaci\u00f3n, b\u00e1sicamente procesos de oxidaci\u00f3n h\u00fameda y de oxidaci\u00f3n avanzada. Los costes de operaci\u00f3n son un inconveniente importante a la hora de operar los procesos de oxidaci\u00f3n, por lo que numerosas propuestas no pasan de la escala de laboratorio. Sin embargo, algunos procesos han logrado abrirse paso hasta la escala de demostraci\u00f3n o industrial. Este\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":42,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[1],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/108530"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/users\/42"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=108530"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/108530\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=108530"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=108530"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=108530"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}