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Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10481/28851

Title: Degradación y eliminación de ácidos naftalensulfonicos mediante adsorción y ozonización catalizada por carbón activado en fase acuosa
Authors: Sánchez Polo, Manuel
Direction: Rivera Utrilla, José
Zaror Zaror, Claudio Alfredo
Collaborator: Universidad de Granada.Departamento de Química Inorgánica
Issue Date: 2002
Abstract: Los efluentes urbanos y los residuos derivados de la actividad agrícola e industrial son las principales fuentes de la contaminación de las aguas superficiales. Dichos vertidos deterioran la calidad del agua, lo que afecta a su utilización posterior para diferentes fines. En estos efluentes existe una gran variedad de contaminantes orgánicos de baja biodegradabilidad, disueltos en bajas concentraciones, muchos de los cuales presentan altos niveles de toxicidad y, por ende, son un gran riesgo para el medio ambiente y la salud humana, dada su alta liposolubilidad y por tanto, fácil bioacumulación. En la actualidad, dos de los sistemas comúnmente utilizados en el tratamiento de compuestos orgánicos resistentes al tratamiento biológico son el uso del ozono y el carbón activado, aprovechando sus grandes propiedades oxidantes y adsorbentes, respectivamente. De acuerdo con las grandes ventajas que presentan tanto el carbón activado como el ozono en este campo, el principal objetivo que se persigue con el presente trabajo es estudiar el comportamiento de ambos sistemas, de forma simultánea, para el tratamiento de compuestos de baja biodegradabilidad. Para ello, se han elegido, como compuestos modelo, los ácidos 1-naftalensulfónico, 1,5-naftalendisulfónico y 1,3,6-naftalentrisulfónico. Estos contaminantes están presentes, fundamentalmente, en los efluentes de la industria textil, en la cual se emplean para la síntesis de azocolorantes. El comportamiendo del carbón activado en los procesos de ozonización de estos contaminantes será estudiado desde el punto de vista de su papel como catalizador y absorbente. El conocimiento de la influencia de las propiedades texturales y químicas del catalizador en las variables operacionales del proceso de ozonización y las reacciones implicadas en estos sistemas son de gran interés, ya que proporcionarán una valiosa información para el desarrollo de nuevos sistemas, con mayor eficacia y rentabilidad que los hasta ahora existentes, para la eliminación de este tipo de compuestos. Para presentar los resultados obtenidos en el trabajo experimental realizado y su discusión, la presente Memoria fue estructurada en siete Capítulos que, con excepción del primero, poseen el formato de una publicación científica. En el Capítulo I, a modo de introducción, se presenta una visión general de los sistemas de tratamiento de aguas, haciendo especial hincapié en el uso del ozono y el carbón activado como agentes depuradores. En el Capítulo II, se analiza la actividad genotóxica, hasta ahora desconocida, de los ácidos naftalensulfónicos. Esta propiedad es muy importante para determinar el carácter tóxico de los mismos y para poder comparar la eficacia de los sistemas de tratamiento estudiados en los siguientes capítulos. El comportamiento de los ácidos naftalensulfónicos frente a la ozonización es recogido en el Capítulo III. La alta resistencia al ataque del ozono, junto con la no reducción del carbono orgánico total y la generación de subproductos de oxidación más tóxicos que el compuesto de partida, indicaron que un sistema basado en el uso, exclusivamente, de ozono no es completamente eficaz en la eliminación de estos contaminantes de las aguas. En el Capítulo IV se recoge el análisis de las modificaciones que provoca el ozono sobre las propiedades químicas y texturales del carbón activado. Así, la ozonización del carbón activado provoca un incremento en el número de grupos oxigenados superficiales, principalmente grupos carboxílicos, y disminuye el valor del área superficial. Los resultados obtenidos son de gran interés para la comprensión de los fenómenos de adsorción y catálisis implicados en el proceso de ozonización catalizada por carbón activado de los ácidos naftalensulfónicos. La influencia de la ozonización del carbón activado en el proceso de adsorción de los ácidos naftalensulfónicos es analizada en el Capítulo V. Los resultados obtenidos han sido relacionados, principalmente, con las modificaciones que provoca el tratamiento con ozono sobre la química superficial del carbón activado, las cuales fueron descritas en el Capítulo anterior. Se observó que al aumentar el número de grupos con propiedades desactivante, tanto en la superficie del carbón activado como en el anillo aromático, se produce una disminución en la capacidad de adsorción de los ácidos naftalensulfónnicos sobre el carbón activado. Estos resultados indican que las interacciones responsables del proceso de adsorción de estos contaminantes sobre el carbón activado son las interacciones de dispersión *-* que se establecen entre los electrones del plano basal del carbón activado y los electrones del anillo aromático del adsorbato. Además el análisis de las características de las columnas de adsorción de los ácidos sobre los carbones activados indicó que un sistema basado en el uso exclusivo del carbón activado como agente depurador no sería eficaz, totalmente, en la eliminación de estos contaminantes de las aguas. En el Capítulo VI, se analiza la influencia de la química superficial del carbón activado, original y ozonizado, en el proceso de adsorción de Cd(II), Cr(III) y Hg(II). Estos metales se encuentran, generalmente, presentes en las aguas contaminadas con ácidos naftalensulfónicos, y podrían actuar como catalizadores del proceso de ozonización de éstos ácidos. Así, se pudo comprobar que en los casos del Cd (II) y Cr(III) el proceso de adsorción se ve favorecido al potenciarse el carácter ácido del carbón activado, mientras que en el caso de Hg (II) la adsorción se ve favorecida al aumentar la basicidad del mismo. El proceso de ozonización de los ácidos naftalensulfónicos catalizado por carbón activado se estudia en el Capítulo VII. En este capítulo se investiga el efecto catalítico de diferentes carbones activados y los parámetros que afectan el proceso de ozonización del NTS aumenta la velocidad de degradación de los ácidos naftalensulfónicos y provoca la eliminación de parte de la materia orgánica, por mineralización de la misma. Además, se determinó que los centros metálicos de la materia mineral, los electrones del plano basal y los grupos básicos oxigenados del carbón activado son los principales responsables de la descomposición del ozono en medio acuoso
Sponsorship: Univ. de Granada, Departamento de Química Inorgánica. Leída 26-04-02
Publisher: Granada
Keywords: Catalisis
Química del estado sólido
Contaminación del agua
Carbón
UDC: 2210.01
2210.28
3308.11
3321.02
URI: http://hdl.handle.net/10481/28851
Rights : Creative Commons Attribution 3.0 License
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