Fotocatalisis

Sistemas de tratamiento de efluentes industriales por procesos avanzados de oxidación acoplados con tratamientos biológicos
Unidad de Actividad Química - Centro Atómico Constituyentes - Comisión Nacional de Energía Atómica INTI-Ingeniería Ambiental - Instituto Nacional de Tecnología Industrial

Dra. Marta I. Litter

Ing. Luis A. de Tullio

EFLUENTES LIQUIDOS INDUSTRIALES (AGUAS RESIDUALESINDUSTRIALES) ORIGEN

• Descartes acuosos de operaciones y procesos productivos (materiales no incorporados al producto). * Lavados de equipos e instalaciones productivas y anexos. *Otros

COMPOSICIÓN

Agua - H2O ≥ 99%

Sustancias ≤ 1%

SUSTANCIAS
Estado de fase ------------------------------*Sólidos (incluye también microorganismos) *Líquidos *Gases *Vapores Tamaño de partícula----------------------------*Solubles ( 1µm)

Sustancias
Naturaleza Química ------------------------*Inorgánicas (minerales) *Orgánicas ( C )

Sustrato (Alimento)
Microorganismos (Bacterias)

BIODEGRADABLE

NO BIODEGRADABLE *TOXICA *NO TOXICA

Tecnologías Avanzadas de Oxidación (TAOs)
¡Tecnologías innovadoras económicas para tratamiento de efluentes!

•Permiten la eliminación total oparcial de compuestos resistentes a tratamientos de aguas convencionales (como los biológicos). •Se basan en procesos fisicoquímicos, principalmente fotoquímicos, que producen oxidantes o reductores potentes. •Es posible usar la inagotable y económica luz solar.

Tecnologías Avanzadas de Oxidación ( TAOs)
Generación de especies altamente reactivas: HO•, H•, eaq-, SO4•-, 1O2

Reacciones redoxinducidas ⇒ destrucción total de los contaminantes: CHX + [O] → CO2 + H2O + XOn/Xdonde: CHX = sustrato orgánico XOn = NO3-, PO43-, SO42-, etc. X = N, Cl, I, Br, S y/o P X- = Cl-

TAOs no fotoquímicas
•O3/OH•O3/H2O2 •Fenton y relacionadas •Oxidación electroquímica •Radiólisis γ y con haces de electrones •Plasma no térmico •Sonólisis y descarga electrohidráulica •Oxidación en agua sub/ysupercrítica •Hierro cerovalente

TAOs no fotoquímicas
•Fotólisis UV-C (con O2 o H2O2), lámparas germicidas económicas •Fotocatálisis heterogénea: TiO2 y luz UV-A, incluyendo la solar •Foto-Fenton: Fe(II)/Fe(III) + H2O2, luz UV-A •Ferrioxalato: Fe(III)-oxalato + H2O2, luz UV-A o visible •Combinaciones de todas las anteriores

FOTOCATÁLISIS HETEROGÉNEA
Partícula de TiO2
A•E (V)

cb

e

-A

bc

eA/A•-

hν
vb

hν

h+

bv

h+ D/D•+

D•+ D
A: generalmente O2 o Mz+ D: H2O, sustratos oxidables

puede usar luz solar

Doble acción de la fotocatálisis: Puede oxidar y reducir al mismo tiempo
SC

Contaminante orgánico + O2 → CO2 + H2O + ácidos minerales
hν≥Eg

Mn+ + e-bc → M(n-1)+ Cr2O72- → Cr3+ Ag+ → Ag0

UV/H2O2
H2O2 + hν → 2 HO•

Aplicacionescompuestos organoclorados alifáticos y aromáticos fenoles clorados y sustituidos plaguicidas Se usan lámparas de 254 nm.

Fenton y foto-Fenton

Fe(II) + H2O2 → Fe(III) + HO• + HO(Fenton, 1894) Mn+ + H2O2 → M(n+1)+ + HO• + HO- (Fe3+, Cu2+) (tipo Fenton)

En presencia de luz: foto-Fenton

Reactivo de Fenton: aplicaciones
•Reducción de DQO en aguas municipales y subterráneas. •Lixiviados.•Oxidante de contaminantes en suelos (hexadecano, Dieldrin) •Como pretratamiento de no biodegradables •Útil para: alifáticos y aromáticos clorados PCBs nitroaromáticos colorantes azo clorobenceno fenoles fenoles clorados octacloro-p-dioxina formaldehído

Ventajas de las Tecnologías Avanzadas de Oxidación
•Pueden tratarse exitosamente tratamientos convencionales contaminantes refractarios a•Mineralización completa de la MO (CO2 y H2O) •No se suelen generar barros •Se consume generalmente menos energía que en otros tratamientos •Se producen compuestos de mayor biodegradabilidad (tratamientos biológicos) •Mejoran propiedades organolépticas •Eliminan efectos sobre la salud de desinfectantes residuales (cloro) y no forman peligrosos coproductos de desinfección

TAOs
¿Cuál es...