{"id":132414,"date":"2015-12-01T10:57:06","date_gmt":"2015-12-01T09:57:06","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/?p=132414"},"modified":"2015-12-01T10:57:06","modified_gmt":"2015-12-01T09:57:06","slug":"empleo-de-minerales-en-la-descontaminacion-de-aguas-ilmenita-como-catalizador-en-procesos-de-oxidacion-y-fotocatalisis","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/2015\/12\/01\/132414","title":{"rendered":"Empleo de minerales en la descontaminaci\u00f3n de aguas: ilmenita como catalizador en procesos de oxidaci\u00f3n y fotocat\u00e1lisis"},"content":{"rendered":"<p>El grupo de ingenier\u00eda qu\u00edmica de la Universidad Aut\u00f3noma de Madrid ha desarrollado un procedimiento para el tratamiento de aguas contaminadas consistente en la oxidaci\u00f3n de los contaminantes org\u00e1nicos combinando per\u00f3xido de hidr\u00f3geno (H<sub>2<\/sub>O<sub>2<\/sub>), luz e ilmenita (mineral de hierro y titanio).<\/p>\n<p>La ilmenita, que es empleada como catalizador, es un mineral formado por la combinaci\u00f3n de capas de \u00f3xido de titanio y de \u00f3xido de hierro (FeTiO<sub>3<\/sub>). El hierro y el titanio presentes en la ilmenita constituyen las fases activas utilizadas tanto en ambos procesos: oxidaci\u00f3n h\u00fameda con per\u00f3xido (proceso CWPO) y fotocat\u00e1lisis.<\/p>\n<p>Por tanto, el catalizador empleado presenta una doble acci\u00f3n catal\u00edtica, por un lado la descomposici\u00f3n del agua oxigenada conforme a un proceso CWPO o Fenton heterog\u00e9neo aprovechando el hierro contenido en su estructura y por otro la fotocat\u00e1lisis que se produce tanto sobre los centros de titanio como en los de hierro.<\/p>\n<p>Grupo Ingenier\u00eda Qu\u00edmica UAM<\/p>\n<p><!--more--><\/p>\n<p>La descontaminaci\u00f3n efectiva de las aguas residuales industriales se ha convertido en una importante necesidad. En muchos pa\u00edses la legislaci\u00f3n impone l\u00edmites de vertido cada vez m\u00e1s restrictivos con el objetivo de proteger la salud humana y el medioambiente. Estos efluentes contienen frecuentemente contaminantes que son t\u00f3xicos y resistentes a los sistemas convencionales de tratamiento de aguas residuales.<\/p>\n<p>En la \u00faltima d\u00e9cada una parte importante de la investigaci\u00f3n se ha centrado en el desarrollo de los procesos de oxidaci\u00f3n avanzada (AOPs), los cuales operan a temperaturas y presiones suaves pr\u00f3ximas a las ambientales. Una alternativa para reducir la severidad de las condiciones de reacci\u00f3n de los procesos de oxidaci\u00f3n h\u00fameda con aire (WAO y CWAO) es el uso de per\u00f3xido de hidr\u00f3geno en lo que se ha venido a denominar Catalytic Wet Peroxide Oxidation(CWPO) que emplea este compuesto para oxidar incluso algunos de los contaminantes m\u00e1s resistentes.<\/p>\n<p>Entre los procesos que usan per\u00f3xido de hidr\u00f3geno, el sistema Fenton constituye la soluci\u00f3n m\u00e1s desarrollada. En este proceso el per\u00f3xido de hidr\u00f3geno se descompone catal\u00edticamente en presencia de iones ferrosos produciendo radicales hidroxilo, los cuales tiene una gran capacidad de oxidaci\u00f3n. La aplicaci\u00f3n del proceso Fenton al tratamiento de aguas residuales ha suscitado gran inter\u00e9s debido al bajo coste de las sales ferrosas, a su baja toxicidad y a que el per\u00f3xido de hidr\u00f3geno es sencillo de manejar; por otro lado, el exceso se descompone en productos inocuos para el medio como son ox\u00edgeno y agua. Asimismo, los requerimientos de equipamiento son bajos y las condiciones de reacci\u00f3n son suaves. Todas estas caracter\u00edsticas hacen que algunos autores hayan postulado este proceso como el m\u00e1s econ\u00f3mico. Sin embargo, el proceso Fenton presenta algunos inconvenientes, especialmente el relacionado con la p\u00e9rdida del hierro empleado como catalizador disuelto o arrastrado por el agua\u00a0 tratada, lo que, adem\u00e1s, obliga a su separaci\u00f3n, incorporando etapas adicionales de neutralizaci\u00f3n y sedimentaci\u00f3n y exigiendo la correcta gesti\u00f3n de los lodos generados, todo ello con la consiguiente repercusi\u00f3n econ\u00f3mica. Estos inconvenientes pueden evitarse mediante el empleo de un catalizador s\u00f3lido (proceso Fenton heterog\u00e9neo). La fase activa est\u00e1 constituida por metales de transici\u00f3n, aunque habitualmente se trata de hierro, soportados sobre carb\u00f3n activo, al\u00famina, s\u00edlice, tamices moleculares mesoporosos, zeolitas, arcillas pilareadas o resinas de intercambio i\u00f3nico. Los mayores inconvenientes del proceso Fenton heterog\u00e9neo se derivan de la lixiviaci\u00f3n de la fase activa cuando el pH del medio se reduce a valores en torno a 3, el cual es por cierto el valor \u00f3ptimo de funcionamiento del proceso Fenton. En el caso de la utilizaci\u00f3n de hierro como fase activa, el \u00e1cido ox\u00e1lico, uno de los principales productos de reacci\u00f3n en la oxidaci\u00f3n de un amplio espectro de compuestos org\u00e1nicos merece una especial atenci\u00f3n, ya que se ha demostrado que es el principal responsable de la lixiviaci\u00f3n del hierro de los catalizadores siendo adem\u00e1s un compuesto refractario al tratamiento a temperaturas moderadas.<\/p>\n<p>Otro de los tratamientos incluido en los AOPS, que est\u00e1 resultando bastante \u00fatil para la eliminaci\u00f3n de compuestos refractarios a los tratamientos convencionales de aguas residuales, es la fotocat\u00e1lisis. \u00c9sta se basa en la excitaci\u00f3n de un semiconductor como el TiO<sub>2<\/sub> cuando absorbe energ\u00eda suficiente, procedente de una fuente lum\u00ednica para superar su salto de banda dando lugar a cargas capaces de generar radicales hidroxilo responsables de la degradaci\u00f3n de la materia. Si adem\u00e1s la fuente luminosa es el Sol, se logran reducir costes para dicho tratamiento. Otra de las ventajas de emplear luz, es que es capaz de romper los complejos que forma el \u00e1cido ox\u00e1lico con el hierro y que el proceso Fenton en condiciones moderadas de utilizaci\u00f3n es incapaz de degradar. Por ello el empleo de ambos procesos combinados CWPO-fotoasistido ser\u00eda una buena opci\u00f3n para el tratamiento de estos efluentes. En base a estos antecedentes, se ha empleado un mineral que contiene ambos \u00f3xidos, el \u00f3xido de hierro y el \u00f3xido de titanio denominado ilmenita (FeTiO<sub>3<\/sub>), que puede dar lugar simult\u00e1neamente a ambos procesos, obteni\u00e9ndose un efecto sin\u00e9rgico en el proceso de oxidaci\u00f3n de la materia org\u00e1nica.<\/p>\n<p>Para evaluar la efectividad del proceso desarrollado se utiliz\u00f3 fenol como contaminante modelo. El fenol y sus derivados son compuestos habitualmente utilizados en las industrias petroleoqu\u00edmica, qu\u00edmica y farmac\u00e9utica, y adem\u00e1s, tambi\u00e9n se generan como intermediarios en la oxidaci\u00f3n de hidrocarburos arom\u00e1ticos de elevado peso molecular. Por lo tanto el fenol es utilizado ampliamente como compuesto modelo para los estudios de tratamientos de descontaminaci\u00f3n de aguas residuales.<\/p>\n<p>Los resultados obtenidos revelaron altas tasas de eliminaci\u00f3n del contaminante as\u00ed como un alto aprovechamiento del H<sub>2<\/sub>O<sub>2<\/sub>potenciado por las propiedades fotocatal\u00edticas de la ilmenita. El mineral ilmenita present\u00f3 una elevada estabilidad, lo que permiti\u00f3 su uso durante 10 largos per\u00edodos de tiempo. Adem\u00e1s, se observ\u00f3 una muy baja lixiviaci\u00f3n de los metales presentes en la ilmenita. Cabe destacar que, debido a sus propiedades magn\u00e9ticas se puede recuperar f\u00e1cilmente, lo que facilita su utilizaci\u00f3n en procesos continuos de tratamiento.<\/p>\n<p>A diferencia de otros catalizadores empleados en este proceso, \u00e9ste se encuentra en la naturaleza de forma natural y no requiere m\u00e9todo de preparaci\u00f3n adicional a su extracci\u00f3n. Adem\u00e1s, destaca su alta estabilidad en el medio y su f\u00e1cil recuperaci\u00f3n del mismo, dada sus propiedades magn\u00e9ticas. Estos factores lo hacen atractivo para ser usado como catalizador en la eliminaci\u00f3n de compuestos refractarios a los tratamientos de aguas actuales. La ilmenita es capaz de descomponer catal\u00edticamente el per\u00f3xido de hidr\u00f3geno en radicales hidroxilo capaces de oxidar el fenol sin apenas lixiviar al medio el hierro presente en su estructura.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>El grupo de ingenier\u00eda qu\u00edmica de la Universidad Aut\u00f3noma de Madrid ha desarrollado un procedimiento para el tratamiento de aguas contaminadas consistente en la oxidaci\u00f3n de los contaminantes org\u00e1nicos combinando per\u00f3xido de hidr\u00f3geno (H2O2), luz e ilmenita (mineral de hierro y titanio). La ilmenita, que es empleada como catalizador, es un mineral formado por la combinaci\u00f3n de capas de \u00f3xido de titanio y de \u00f3xido de hierro (FeTiO3). El hierro y el titanio presentes en la ilmenita constituyen las fases activas utilizadas tanto en ambos procesos: oxidaci\u00f3n h\u00fameda con per\u00f3xido (proceso CWPO) y fotocat\u00e1lisis. 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