Eliminación del surfactante dodecilbencensulfonato sódico de las aguas mediante adsorción en carbones activados, ozonización catalizada y fotooxidación

Resumen

El trabajo de investigación realizado en esta tesis tiene como fin profundizar en el estudio de diferentes procesos de tratamientos de aguas como son: adsorción sobre carbones activados, degradación mediante diferentes oxidantes, ozonización catalizada con carbón activado y fotooxidación. Esta tesis doctoral se enmarca dentro del proyecto de investigación "Eliminación de surfactantes y compuestos aromáticos mediante el uso de materiales carbonosos en los procesos de adsorción, ozonización y fotooxidación" (CTQ2004-Q7783-C02-Q1), financiado por el Ministerio de Educación y Ciencia y los fondos FEDER, llevado a cabo en el Departamento de Quimica Inorgánica de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Granada. A lo largo del primer capitulo de la Tesis, se ha descrito la problemática que supone la contaminación del agua para el medioambiente y los seres vivos, indicando los diferentes tipos de polución que pueden producir los efluentes líquidos vertidos al entorno acuático. De entre todos los posibles contaminantes, para realizar esta Tesis Doctoral, se ha prestado atención a los surfactantes, un conjunto de compuestos orgánicos artificiales, con propiedades tensioactivas, que son utilizados, en la actualidad, de forma masiva. Esta investigación se ha centrado en la familia de los alquilbencensulfonatos, concretamente en el dodecilbencensulfonato sódico (SDBS), seleccionado como contaminante modelo por su amplio rango de aplicación en la industria yen el uso doméstico. Este objetivo global se ha conseguido abordando los siguientes objetivos especificos: 1) Revisión bibliográfica acerca del papel del SDBS como contaminante de las aguas y de los principales tratamientos de efluentes Iiquidos. Se ha hecho especial hincapié en los tratamientos objeto de estudio de esta tesis. 2) Caracterización de los carbones activados. La determinación de las características quimicas y texturales de los carbones activados es un factor esencial para poder justificar su comportamiento como adsorbente en los procesos de adsorción del SDBS, o como catalizador en los procesos de ozonización. 3) Estudio de los procesos de adsorción del SDBS sóbre carbones activados. En primer lugar se determinaron las cinéticas y las isotermas del proceso de adsorción, evaluando la influencia de distintos parámetros (pH de la disolución, presencia de electrolitos o microorganismos). Estos resultados son esenciales para llevar a cabo la aplicación directa del proceso de adsorción en los sistemas depurativos. Adicionalmente, estos resultados son necesarios para explicar y cuantificar la contribución de la adsorción de SDBS en el sistema combinado ozono/carbón activado. Un apartado muy importante dentro de este objetivo ha sido el estudio de la bioadsorción del SDBS. 4) Análisis comparativo de los sistemas de oxidación tradicionales con los procesos de oxidación avanzada en la eliminación del SDBS presente en las aguas. Este estudio es importante puesto que va a permitir comparar la capacidad para degradar al SOBS por parte de los sistemas más comunes aplicados en el tratamiento de aguas (hipoclorito, dióxido de cloro, permanganato, ozono y radiación UV), con los que se encuentran en desarrollo (03/catalizador y reactivo Fenton). 5) Evaluación de la toxicidad del SDBS y de los productos de degradación generados en los diferentes tratamientos. Este parámetro es de gran importancia para evaluar la eficacia de los sistemas de tratamiento estudiados, ya que, en ocasiones, los productos obtenidos pueden resultar más pe~udiciales que los compuestos de partida. 6) Ozonización del SDBS catalizada por carbón activado. Se ha llevado a cabo un análisis exhaustivo de este sistema de tratamiento de aguas, estudiando, en profundidad, la influencia de las variables operacionales (dosis de carbón activado, tamai'io de partícula del carbón, dosis de ozono, presencia de especies atrapadoras de radicales, pH del medio, características qulmicas y textura les del carbón). Además, también se han estudiado las cinéticas de reacción y se ha hecho un seguimiento de la mineralización de la materia orgánica disuelta. 7) Estudio de la influencia de la materia orgánica natural en los procesos de ozonización del SDBS. La presencia de esta materia en el medio es un factor decisivo en los procesos de oxidación avanzada, ya que en el agua puede actuar de forma beneficiosa o pe~udicial según su composición. El objetivo que se pretende conseguir en este apartado, es determinar el efecto que produce la presencia de distintos ácidos orgánicos (gálico, tánico y húmico), especies comúnmente presentes como componentes de esta materia orgánica natural, en los procesos de adsorción y ozonización del SDBS.