Desarrollo de procesos combinados de adsorción y ozonización en base a la eliminación de fenol como modelo de contaminante del agua

Résumé

El aumento demográfico, el nivel de vida, así como el avance científico y tecnológico han propiciado el afloramiento de compuestos químicos tóxicos que repercuten negativamente en el medio ambiente. De la infinidad de contaminantes existentes se ha escogido el fenol como modelo de contaminante, el cual presenta importantes similitudes a las de una elevada mayoría de compuestos, baja biodegradabilidad, toxicidad y especiación dependiendo el pH. Como alternativa para su eliminación es bien conocida la importancia de los procesos avanzados de oxidación y entre ellos la ozonización como una técnica para la depuración de compuestos recalcitrantes, tóxicos y contaminantes solubles no biodegradables.Las dificultades observadas en los procesos de ozonización, por su reducida eficacia y elevado coste operacional nos permiten presentar este trabajo experimental novedoso y se plantea como nueva solución de este problema la combinación de la ozonización con la de adsorción en un solo proceso.Durante la experimentación del trabajo, se ha planteado el análisis de las distintas alternativas operacionales del proceso combinado de adsorción-ozonización, de forma secuencial (Ad-Ox) y simultáneo (Ad/Ox). Los resultados de degradación primaria y mineralización se han comparado con los obtenidos en un sistema oxidativo que emplea sólo ozono como agente oxidante. Además, se ha analizado el efecto del pH, así como las variables operacionales que intervienen en el proceso como los caudales de líquido, gas o las concentraciones de fenol y de ozono.Asimismo, se propuso modelar matemáticamente el proceso en su operación en discontinuo y continuo, para una correcta aplicación de la tecnología a casos concretos, teniendo en cuenta la gran incidencia sobre la cinética y rendimiento de eliminación, de variables como pH, dosificación de ozono y propiedades fluido dinámicas del los reactores de ozonización.A partir de los resultados mostrados en esta tesis, se puede concluir que los procesos combinados de Ad/Ox en continuo, permiten una eliminación total y un gradode mineralización muy elevado superior al 90 % para concentraciones elevadas de fenol, ó variables operacionales tales como el pH y la dosificación que se tratarán de forma especial dado su mayor significación. El modelo cinético planteado ha permitido simular además la incidencia de la variación de las distintas variables operacionales, sobre la eficacia en la eliminación. Este hecho ha posibilitado un análisis rápido de diferentes situaciones y la selección de las alternativas más aconsejables ante una situación real.El proceso combinado de adsorción y ozonización simultáneo (Ad/Ox), en continuo, se postula como un proceso sostenible, alternativo a la ozonización simple, de gran interés debido a su elevada eficacia tanto en la degradación primaria como en la mineralización y su toxicidad. No obstante, la elevada complejidad de la fenomenología de un sistema trifásico (G-L-S) ha dificultado en más de un caso una interpretación más precisa de ciertos comportamientos. Como extensión de los logros alcanzados, una profundización de la modelización del proceso aquí planteada, unido a la aplicación de técnicas analíticas adecuadas para la determinación de compuestos intermedios en el líquido y en la superficie del carbón activo, abren un importante frente de investigación en el desarrollo de nuevos procesos de ozonización sobre soporte sólido y membranas de elevada eficacia y calidad del efluente tratado.