Proceso Fenton y efluentes residuales industriales

En la actualidad existen muchos estudios que demuestran, que la aplicación del proceso Fenton para el tratamiento de aguas de diversos orígenes ha sido exitosa; muchos de esos estudios han pasado de ser evaluaciones sobre un compuesto en particular, al estudio del proceso sobre una matriz compleja real, donde se presentan todas las no idealidades que se omiten en el primer caso.

(San Sebastián et al, 2003) estudió la degradación parcial de un efluente industrial proveniente de la industria farmacéutica empleando el proceso Fenton, al considerar que para poder emplear un tratamiento biológico, la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) debería estar acorde con la demanda química de oxígeno (DQO), y no varios órdenes de magnitud por debajo (relación DBO/DQO de 0.008), lo cual hace inviable el uso de cualquier tratamiento de tipo biológico2. En su análisis encontró que para una corriente residual, con 362.000 mg/L de DQO, podía degradar hasta un 56.4% de dicho contenido, empleando concentraciones de 3 M para Fe+2 y 0.3 M para H2O2, manteniendo la

temperatura de reacción muy próxima a la ambiente. Concluyó que en un periodo de 90 minutos podía alcanzar una degradación significativa para el contenido de DQO inicial.

2

Para algunos autores como (Chamarro et al, 2001), una relación DBO/DQO > 0.4 es apropiada para emplear procesos de biodegradación.

Por otro lado, en la investigación de (Badawy & Ali, 2006) se empleó el proceso Fenton para tratar un efluente mixto (Industrial y doméstico) con contenidos de DQO entre 1750 y 3323 mg/L, siendo dicho proceso comparado frente al proceso convencional que emplea FeCl3 como coagulante. Dentro del análisis, se evidenció una mejora significativa

en la remoción de color y de DQO con el uso del reactivo Fenton, alcanzando niveles de reducción de 100% y 90% respectivamente. Las condiciones a las que se alcanzaron dichos resultados fueron a pH 3, 400 mg/L de Fe+2, 550 mg/L de H2O2 a temperatura

ambiente durante 95 minutos. Se encontró también, que la relación DBO/DQO del efluente tratado alcanzó un valor de 0.625, el cual al ser comparado con el efluente sin tratamiento (0.313) permite indicar que existe una mejora en la biodegrabilidad del mismo, adquiriendo así una condición similar a la de un efluente residual doméstico.

(Bautista et al, 2007) evaluó la eficiencia del reactivo Fenton en la degradación de un efluente residual proveniente de la industria cosmética, sobre el cual consiguió conversiones en términos de COT de hasta 60%, al mantener las condiciones en pH 3, T=50°C, 200 mg/L Fe+2 y una relación en peso H2O2:DQOinicial = 2:12. Sobre dicho

efluente (2720 mg/L DQO) evaluó sistemáticamente cada una de las variables del proceso, lo cual le permitió concluir que el proceso Fenton podría aplicarse como un pre tratamiento a este tipo de efluente, con el fin de cumplir la normatividad local. Por su parte, (Lee & Shoda, 2008) emplearon el proceso Fenton para degradar la materia orgánica proveniente de los desperdicios animales que se componían principalmente de orina, materia fecal y agua de lavado. En dicho estudio se determinó que la remoción de materia orgánica, medida como DQO alcanzó niveles de 88%, empleando para ello pH 3.5-4.0, una relación [H2O2]:[Fe

+2

] = 2 a temperatura ambiente por 30 minutos. Al mismo tiempo, los resultados permitieron concluir que el efluente tratado era apto para un posterior tratamiento biológico, así como los lodos producidos podían ser dispuestos mediante una digestión anaerobia.

También (Lucas & Peres 2009) usaron el proceso Fenton en la depuración de las aguas residuales producto de la extracción del aceite de oliva (60500 mg/L DQO). En su estudio evaluaron el comportamiento de las variables pH, concentraciones de Fe+2 y H2O2 y

carga inicial de contaminante medida como DQO. Se encontró que la máxima degradación del efluente se dio a pH 3.5, 30°C, [H2O2]:[Fe

+2

] = 15 y una relación en peso H2O2:DQOinicial= 1.75, obteniendo un 70% de remoción. Cabe notar que su análisis se

extendió hasta el punto de determinar la cinética medida en términos de DQO, encontrando un pseudo primer orden, el cual permite definir de mejor manera los aspectos ligados a la ingeniería de las reacciones. Por parte de (Méndez et al, 2010), se puede apreciar el estudio del comportamiento del tratamiento con reactivo Fenton sobre lixiviados en rellenos sanitarios, en dicho estudio se ve en el reactivo Fenton una opción para tratar este tipo de matriz tan compleja. En promedio tal vertimiento alcanzó 9080 mg/L de DQO previo tratamiento, los cuales pudieron ser degradados hasta en un 77% al optimizar las condiciones de operación, las cuales fueron: 20 minutos de reacción, pH 4, 1000 mg/L Fe+2, 600 mg/L H2O2 a temperatura ambiente. Producto de los resultados, los

autores sugieren que el proceso Fenton es apropiado como un pre tratamiento, pues hace falta remover contaminantes que quedan en el medio, y lo sustentan por la gran complejidad que presenta la matriz analizada.

Una aplicación particular al tratamiento de aguas reales con reactivo Fenton, también la estudia (Ifelebuegu & Ezenwa, 2010) al emplearlo en la depuración de aguas residuales originadas en plantas de tratamiento convencionales, buscando reducir el contenido de químicos perturbadores endocrinos (EDCs por sus siglas en inglés), las cuales pese al tratamiento no son retenidas ni eliminadas y su vertimiento sobre cuerpos de agua propicia graves afectaciones al medio ambiente y a la salud humana. Dichos efluentes contenían 386.4 mg/L DQO previo tratamiento con el reactivo Fenton, al cabo del cual se obtuvo un nivel de 38.5 mg/L. también se midieron de forma individual los niveles de E2 (17β estradiol) y EE2 (17α etinylestradiol) sobre los cuales se buscaba la mineralización u oxidación total, pero se obtuvo una remoción del 95% y del 98% respectivamente, haciéndolo a pH 3, 25°C, 58.6 mg/L Fe+3 manteniendo siempre una relación molar H2O2:Fe

+2

= 1:10.

Finalmente, (Bianco et al, 2011) evaluó el proceso Fenton sobre un efluente residual industrial, en miras de encontrar sustituto a tratamientos biológicos que no pueden ser empelados por la elevada toxicidad del agua residual. En su investigación se encontró que la reducción más elevada se da cuando las condiciones de reacción son: pH 3, [H2O2]:[Fe+2] = 15, DQOinicial:H2O2 = 0.58 a temperatura ambiente, consiguiendo un 80%

de remoción en términos de DQO (32000 mg/L DQOinicial). En conclusión, se vislumbra la

capacidad del proceso para ajustarse a las necesidades particulares, depurando apropiadamente la calidad del efluente. Así mismo, (Benatti et al, 2006) evaluó el comportamiento del proceso Fenton en un efluente residuales proveniente de un laboratorio químico, sobre el cual encontró reducciones hasta del 92.3% de DQO. También halló que a pH 4, con una relación [H2O2]:[Fe+2]= 4.5:1 y temperatura ambiente

podía obtener una degradación óptima de su efluente residual (898 mg/L DQOinicial) el

cual se caracterizaba por tener un contenido significativo de metales pesados, los cuales fueron removidos por precipitación previo al proceso oxidativo.