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)
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