EC - Red CONSOLIDER Tragua
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4ª REUNIÓN PROGRAMA CONSOLIDER TRAGUA – 17, 18 y 19 de junio de 2009, Alicante Tratamiento y Reutilización de Aguas Residuales para una Gestión Sostenible GRUPO T5: OXIDACION DE CONTAMINANTES ORGANICOS NO BIODEGRADALES en AGUAS: EVOLUCION de la TOXICIDAD y la MINERALIZACION compuestos orgánicos no biodegradables en aguas Oxidación avanzada oxidación Oxidación Húmeda (catalítica) Intermedios orgánicos oxidación Intermedios Finales + CO2 Ejemplo: EVOLUCION TOXICIDAD EN LA ELIMINACION DE COLORANTES POR REACTIVO FENTON dosis estequiométricas de H2O2 [Fe2+]=10 mg/L 100 mg/L colorante EJEMPLO: RUTA OXIDACION BRILLIANT GREEN Toxicidad de los Intermedios de Oxidación Detectados pH ACIDO Compuesto • EC50 (ppm) Fenol 16,7 Catecol 8,32 Hidroquinona 0,041 CICLICOS • Hidroquinona (HQ) • Catecol (CTL) • p-benzoquinona (BQ) ACIDOS CADENA CORTA • Maleico (MAL) p-Benzoquinona 0,1 Ácido maleico 247 Acido malónico >150 Ácido acético 130 • Oxálico (OXA) Ácido oxálico > 450 • Fórmico (FOR) Ácido fórmico 162 • Fumárico (FUM) • Malónico (MLO) • Acético (ACE) Ruta oxidación fenol por R.Fenton (Zazo y col. 2005) • DISMINUCION DQO (o COT) • ELIMINACION COMPUESTOS TOXICOS CONTAMINANTE ORIGINAL e INTERMEDIOS TOXICOS INTEGRACION TRATAMIENTO BIOLOGICO MODELADO DE LA OXIDACION DE CONTAMINANTES ORGANICOS EN AGUAS Problema: Gran Variedad de Contaminates y de intermedios de oxidación (metodos analíticos complejos y tediosos) Solución:Empleo de modelos de lumping de especies para modelar la TOXICIDAD y el TOC (o la DQO) con el tratamiento (parámetros TOXICIDAD y TOC) (Kinetic Modelling for Non-Biodegradable Wastewaters: an Ecotoxicity Lumping Approach Santos y col. Ind. Eng. Chem. Res. Vol 48 pp pp 8639–8644 (2008) Oxidación de fenol MINERALIZACION x=0,3 A: compuestos orgánicos oxidables (mg C/L) B: compuestos orgánicos refractarios (mg C/L) TOC: Carbono orgánico Total (mg C/L) TOXICIDAD siendo P el contaminante original o agrupación de estos, I, D lumped especies que corresponden a los primeros y últimos intermedios órganicos producidos en etapas en serie en la oxidación. P, I and D se expresan como organic carbon content (mgC L-1) Las Unidades de Toxicidad de una muestra a un cierto tiempo de tratamiento se pueden calcular como: Condiciones Iniciales: TOXICIDAD Modelo Simplificado de la Evolucion de la Toxicidad durante el Tratamiento del Agua Residual ¿ > 1 ? INTERMEDIOS MAS TOXICOS QUE CONTAMINANTE ORIGINAL ¿ < 1 ? INTERMEDIOS MENOS TOXICOS QUE CONTAMINANTE ORIGINAL Analisis de los datos de toxicidad en bibliografia en la oxidacion de fenol Referencias en Kinetic Modeling of Toxicity Evolution during Phenol oxidation Santos y col. Ind. Eng. Chem. Res. Vol 47, pp 8639-8644 (2009) Modelo Simplificado de la Evolucion de la Toxicidad durante el Tratamiento del Agua Residual pH acido Parameter Estimated value k1,0 (L·gAC-1·min-1) 0.95 k2,0 (L·gAC-1·min-1) 2.68·106 Ea1 3470 Ea2 9450 EC50(P)/EC50(I) 75 EC50(P)/EC50(D) <0.01 pH basico Estimated value Parameter Valores experimentales (puntos) y predichos (lineas) de la evolución de la Toxicidad en la Oxidación Húmeda Catalítica de Fenol a pH ácido y básico con un Carbón Activo AC Industrial React FE01606A como catalizador. Datos de Santos et al. k1 (L·gAC-1·min-1) 6.5·10-5 k2 (L·gAC-1·min-1) - EC50(P)/EC50(I) <0.01 EC50(P)/EC50(D) <0.01 Analisis de los datos de bibliografia en la oxidacion de fenol Parameter Estimated value k1,0 (L·gCat-1·min-1) 6.655 10-3 k2,0 (L·gCat-1·min-1) --- Ea1 1993.5 Ea2 -- EC50(P)/EC50(I) < 0.01 EC50(P)/EC50(D) < 0.01 Analisis de los datos de bibliografia en la oxidacion de fenol Parameter Estimated value k1 (min-1) 0.0053 k2 (min-1) 0.151 EC50(P)/EC50(I) 9.5 EC50(P)/ EC50(D) >0.01 Analisis de los datos de bibliografia en la oxidacion de fenol Parameter k1 (min-1) Estimated value 0.09 k2 (min-1) 0.21 EC50(P)/EC50(I) < 0.01 EC50(P)/EC50(D) 0.359 Analisis de los datos de bibliografia en la oxidacion de fenol Parameter [Fe]=1 mg/L [Fe]=5 mg/L [Fe]=10 mg/L k1 (1/min) 0.074 2.03 8.71 k2 (1/min) 0.042 1.33 2.71 EC50(P)/EC50(I) 17.5 14.9 14.2 EC50(P)/EC50(D) 1.98 1.77 1.14 EJEMPLO: OXIDACION DE PESTICIDAS OXIDACION DE DIURON (20 mg/L) POR REACTIVO FENTON (50ºC, 10 mg/L Fe, 100% H2O2 estequiometrica para mineralización y OXIDACION HUMEDA CATALITICA a 127ºC y 16 bar EJEMPLO: OXIDACION DE CONTAMINANTES EMERGENTES OXIDACION DE NICOTINA (100 mg/L) POR REACTIVO FENTON (50ºC, 10 mg/L Fe, 100% H2O2 estequiometrica para mineralización y OXIDACION HUMEDA CATALITICA a 127ºC y 16 bar MINERALIZACION REACTIVO FENTON cwo TOXICIDAD REACTIVO FENTON cwo Información obtenida del modelado de la detoxificación Toxicidad de la ruta de oxidación a las distintas tecnologías y condiciones. Esto permite seleccionar técnica, temperatura, pH, tipo y concentración de catalizador, etc. Cinética de la desaparición de los contaminantes originales P y de los intermedios I. Con esta información se puede diseñar el proceso y el tiempo de tratamiento requerido para eliminar el contaminante original y la toxicidad. Si es necesario se puede combinar este modelo de toxicidad con uno de desaparición de TOC o DQO, planteado también mediante una aproximación similar de lumping de especies Kinetic Modelling for Non-Biodegradable Wastewaters: an Ecotoxicity Lumping Approach Santos y col. Ind. Eng. Chem. Res. Vol 48 pp pp 8639–8644 (2008). Kinetic Modeling of Toxicity Evolution during Phenol oxidation Santos y col. Ind. Eng. Chem. Res. Vol 47, pp 8639-8644 (2009)
