{"id":131855,"date":"2013-03-07T09:40:48","date_gmt":"2013-03-07T08:40:48","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/?p=131855"},"modified":"2013-03-07T09:41:35","modified_gmt":"2013-03-07T08:41:35","slug":"catalizadores-magneticos-soportados-sobre-%c9%a3-alumina-para-el-tratamiento-de-aguas-residuales-mediante-reactivo-fenton-aplicacion-a-contaminantes-clorados","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/2013\/03\/07\/131855","title":{"rendered":"Catalizadores magn\u00e9ticos soportados sobre \u0263-al\u00famina para el tratamiento de aguas residuales mediante reactivo Fenton. Aplicaci\u00f3n a contaminantes clorados."},"content":{"rendered":"

El proceso Fenton, reducci\u00f3n de agua oxigenada en radicales hidroxilo por\u00a0 oxidaci\u00f3n de Fe(II) a Fe (III), ha demostrado ser un tratamiento eficiente para el tratamiento de aguas contaminadas con contaminantes no biodegradables, especialmente cuando estos presentan una estructura arom\u00e1tica en su composici\u00f3n. No obstante, el proceso Fenton presenta importantes limitaciones derivadas de la necesidad de trabajar con hierro en disoluci\u00f3n, por lo tanto a pH suficientemente bajos para garantizar que el hierro est\u00e9 como cati\u00f3n. El pH habitual para este tratamiento es de 3, lo que antes del vertido obliga a una neutralizaci\u00f3n que adem\u00e1s de aumentar la salinidad del efluente hace que se formen fl\u00f3culos de hidr\u00f3xido de hierro, dif\u00edciles de separar, y que pueden adsorber y arrastrar compuestos intermedios de la oxidaci\u00f3n o materia org\u00e1nica sin tratar. Por otro lado, el proceso Fenton necesita una cantidad de H2<\/sub>O2<\/sub> suficiente para logar la oxidaci\u00f3n total de los compuestos arom\u00e1ticos intermedios de oxidaci\u00f3n que pueden condensar y dar una toxicidad superior a la de los contaminantes a tratar. Esta dosis debe ser lo suficientemente alta para conseguir la oxidaci\u00f3n completa de\u00a0 los compuestos, y lo suficientemente baja para evitar reacciones parasitas que encarecen el proceso dado que el per\u00f3xido de hidr\u00f3geno es el reactivo m\u00e1s caro con diferencia.<\/p>\n

El empleo de catalizadores s\u00f3lidos, en los que el hierro est\u00e9 fijado en la superficie, puede resolver mucho de estos problemas. Los radicales se generan de forma localizada, pr\u00f3ximos a los contaminantes a oxidar, evitando reacciones par\u00e1sitas de autosecuestro radicalario.<\/p>\n

[Grupo Ingenier\u00eda Qu\u00edmica. UAM.]<\/span><\/p>\n

<\/p>\n

El crecimiento del n\u00famero de los n\u00facleos urbanos, la diversidad de la industria que se enclava en estos lugares y, sobre todo, la diversidad de mol\u00e9culas que han aumentado el catalogo de productos fitosanitarios, f\u00e1rmacos, insecticidas, herbicidas, etc., han hecho del agua residual un problema cada vez m\u00e1s dif\u00edcil de tratar. Los m\u00e9todos convencionales, que han servido durante a\u00f1os para la eliminaci\u00f3n de la carga org\u00e1nica que pudiera tener el agua residual, se muestran poco efectivos frente a estas nuevas mol\u00e9culas. Por otro lado, la creciente preocupaci\u00f3n social sobre la conservaci\u00f3n del medioambiente ha hecho que se desarrolle una legislaci\u00f3n cada vez m\u00e1s restrictivas respecto al control de la contaminaci\u00f3n, especialmente en el medio h\u00eddrico. Este factor se ha visto incrementado con el desarrollo de t\u00e9cnicas de an\u00e1lisis cada vez m\u00e1s fiables y eficaces\u00a0 que han permitido detectar contaminantes en niveles antes no detectables y asociar a la presencia de estos compuestos a efectos concretos sobre el medio.<\/p>\n

La necesidad de disponer de m\u00e9todos de tratamiento capaces de hacer frente a esta demanda social y a una legislaci\u00f3n cada vez m\u00e1s restrictiva en el campo del tratamiento de aguas residuales industriales ha concentrado una importante labor investigadora dirigida al desarrollo de nuevas tecnolog\u00edas, o a la mejora de las ya existentes.<\/p>\n

El proceso Fenton, utilizaci\u00f3n de una combinaci\u00f3n de agua oxigenada y sales de hierro a pH \u00e1cido, se ha mostrado como una tecnolog\u00eda eficiente para el tratamiento de aguas residuales. En este proceso el per\u00f3xido de hidr\u00f3geno reacciona con las sales de hierro dando lugar a un ciclo de oxidaci\u00f3n\/reducci\u00f3n en el que se generan radicales hidroxilo (\u2022OH) y perhidroxilo (\u2022OOH). El catalizador, el hierro (II), es regenerado continuamente bien por la reducci\u00f3n del Fe (III) al interaccionar con otra mol\u00e9cula de agua oxigenada, o bien por la interacci\u00f3n con radicales org\u00e1nicos, generalmente de tipo arom\u00e1tico, producidos por la reacci\u00f3n de los raciales hidroxilos con estas especies.<\/p>\n

El proceso Fenton presenta importantes limitaciones derivadas de la necesidad de trabajar con hierro en disoluci\u00f3n, y por lo tanto, a pH \u00e1cido suficientemente bajo como para garantizar que el hierro no precipite como hidr\u00f3xido de hierro (III). El pH habitual de trabajo para conseguir unas buenas condiciones de tratamiento es de 3, por lo que antes del vertido del agua tratada es necesario una etapa de neutralizaci\u00f3n, que adem\u00e1s de aumentar la salinidad del efluente, hace que se formen fl\u00f3culos de hidr\u00f3xido de hierro, dif\u00edciles de separar, y sobre los que se puede adsorber materia org\u00e1nica sin tratar u oxidada parcialmente. Por otro lado, la generaci\u00f3n de radicales hidroxilo en todo el medio de reacci\u00f3n puede dar lugar a un consumo ineficiente del agua oxigenada, fundamentalmente por reacciones de autosecuestro de radicales (\u2022OH + \u2022OOH \u00e0 H2<\/sub>O+O2<\/sub>). Finalmente, una inadecuada dosificaci\u00f3n de los reactivos puede dar lugar a la formaci\u00f3n de compuestos de condensaci\u00f3n, derivados de los radicales org\u00e1nicos generados durante el proceso de oxidaci\u00f3n. Estos compuestos suelen ser f\u00e1cilmente oxidables, siempre y cuando las condiciones del proceso sean lo suficientemente severas. Un tratamiento parcial puede ser ineficiente y dar como consecuencia un agua con una mayor toxicidad que la de partida, especialmente en aquellas aguas que contengan compuestos de naturaleza arom\u00e1tica. (Mu\u00f1oz et al., 2011).<\/p>\n

El desarrollo de catalizadores en los que el hierro est\u00e1 soportado sobre en un s\u00f3lido ha permitido mejorar el proceso Fenton al focalizar la zona en la que se descompone el agua oxigenada y facilitar su reacci\u00f3n con la materia org\u00e1nica adsorbida en las proximidades de los centros activos de hierro (Zazo et al., 2007). Los catalizadores de hierro soportado sobre sobre al\u00famina (Bautista et al., 2007 y 2011) han reportado buenos resultados tanto en su actividad en la descomposici\u00f3n del agua oxigenada como en su rendimiento, definido como la cantidad de materia org\u00e1nica oxidada respecto a la cantidad de per\u00f3xido de hidr\u00f3geno descompuesta. La utilizaci\u00f3n de estos catalizadores evita, en parte, los problemas asociados a la precipitaci\u00f3n del hierro en la etapa de neutralizaci\u00f3n, dado que en estos nuevos sistemas el hierro est\u00e1 fijado sobre el catalizador, precipitando solo aquella fracci\u00f3n que se haya lixiviado.<\/p>\n

Los catalizadores desarrollados hasta el momento fundamentalmente se basan en hierro depositado como oxido de hierro (III). En este trabajo se han desarrollado catalizadores soportados en los que el hierro se encuentra como un oxido mixto de hierro (II) y (III), es decir, como magnetita. Esta circunstancia permite una f\u00e1cil recuperaci\u00f3n por su car\u00e1cter magn\u00e9tico, facilitando su utilizaci\u00f3n en polvo en el tratamiento de aguas, y por lo tanto, evitando posibles limitaciones difusionales tanto internas como externas. Como se puede observar en la Figura 1, estos catalizadores son f\u00e1cilmente orientables bajo un campo magn\u00e9tico, pudiendo ser retenidos en el reactor con ayuda de un im\u00e1n mientras este se vac\u00eda del agua tratada. Por otro lado, la presencia de hierro (II) en la superficie acelera la formaci\u00f3n de radicales hidroxilo y, por lo tanto, la velocidad de descomposici\u00f3n de H2<\/sub>O2<\/sub> en relaci\u00f3n a los catalizadores convencionales.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Figura 1.<\/strong> Comparaci\u00f3n entre el catalizador convencional y magn\u00e9tico<\/p>\n

 <\/p>\n

Los s\u00f3lidos preparados se utilizaron para el tratamiento de 4-clorofenol, 2,4-diclorofenol y 2,4,6-triclorofenol. Se evalu\u00f3 su capacidad como adsorbente a diversas temperaturas y como catalizador en procesos de oxidaci\u00f3n con H2<\/sub>O2<\/sub>, a presi\u00f3n atmosf\u00e9rica y 50\u00baC. Los experimentos se realizaron en reactores tanque agitado utilizando el s\u00f3lido en polvo (dp<100\u00b5m). La concentraci\u00f3n de catalizador se fij\u00f3 en 1\u00a0g\/L y se observ\u00f3 que en todos los casos los catalizadores magn\u00e9ticos mostraron una actividad superior a la de los convencionales, tanto para la descomposici\u00f3n del per\u00f3xido de hidr\u00f3geno como para la oxidaci\u00f3n de los distintos clorofenoles.<\/p>\n

Referencias<\/strong><\/p>\n

1.- Mu\u00f1oz M., De Pedro Z.M., Casas J.A., Rodr\u00edguez J.J., (2011) Assessment of the generation of chlorinated byproducts upon Fenton-like oxidation of chlorophenols at different conditions. Journal of Hazardous Material,190(1-3), 993-1000.<\/p>\n

2.- Zazo J.A., Quintanilla A., Mohedano A.F., Casas J.A., Rodr\u00edguez J.J., (2007) Tratamientos avanzados de aguas residuales para la eliminaci\u00f3n de compuestos no biodegradables. Fenton heterogeneo. Qu\u00edmica e Industria, 579, 30-34.<\/p>\n

3.- Bautista P., Mohedano A.F., Casas J.A., Zazo J.A., Rodr\u00edguez J.J., (2011) Highly stable Fe\/\u03b3-Al2<\/sub>O3<\/sub> catalyst for catalytic wet peroxide oxidation. Journal of Chemical Technology and Biotechnology,86(4), 497-504.<\/p>\n

4.- Bautista P., Mohedano A.F., Casas J.A., Zazo J.A., Rodr\u00edguez J.J., (2007) Oxidation of cosmetic wastewaters with H2<\/sub>O2<\/sub> using a Fe\/\u03b3-Al2<\/sub>O3<\/sub> catalyst. Water Science and Technology, 61(6), 1631-36.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

El proceso Fenton, reducci\u00f3n de agua oxigenada en radicales hidroxilo por\u00a0 oxidaci\u00f3n de Fe(II) a Fe (III), ha demostrado ser un tratamiento eficiente para el tratamiento de aguas contaminadas con contaminantes no biodegradables, especialmente cuando estos presentan una estructura arom\u00e1tica en su composici\u00f3n. No obstante, el proceso Fenton presenta importantes limitaciones derivadas de la necesidad de trabajar con hierro en disoluci\u00f3n, por lo tanto a pH suficientemente bajos para garantizar que el hierro est\u00e9 como cati\u00f3n. El pH habitual para este tratamiento es de 3, lo que antes del vertido obliga a una neutralizaci\u00f3n que adem\u00e1s de aumentar la salinidad\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\/131855"}],"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=131855"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131855\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":131859,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131855\/revisions\/131859"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=131855"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=131855"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=131855"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}