PROCESOS DE FOTODEGRADACIÓN 55 

Se realizó mediante fotocatálisis heterogénea utilizando como catalizador dióxido de titanio - TiO2 Degussa P25 (que fue empleado en suspensión en la solución), como fuente de radiación la luz solar, y como Fotorreactor una Placa Plana Inclinada de acrílico. Diferentes reactores (Colector Cilíndrico Parabólico – CCP y

AGUA RESIDUAL CON CONTENIDO DE PLAGUICIDAS

Mezcla 4: 2.5 Kg Diurón, 3 l Ametrina, 1.5 l 2,4 D Amina, 0.15 l Inex-a y 0.1 Kg Cosmoaguas.

TRATAMIENTO BIOLÓGICO

HUMEDAL DE FLUJO SUBSUPERFICIAL

Flujo: continuo

Caudal: 20 ml.min-1

Parámetros de Control: DQO, pH y Temperatura.

FILTRO PERCOLADOR

Flujo: continúo con recirculación de lodos

Caudal: 20 ml.min-1

Parámetros de Control:, DQO, pH, Temperatura.

TANQUE DE HOMOGENIZACIÓN Regulación de Caudal

Neutralización de pH Adición de Nutrientes

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Reactor Tubular) y catalizadores (TiO2 inmovilizado y Fe2+) fueron evaluados por otros miembros del Grupo de Investigación GAOX en el marco del Proyecto Biosolar Detox.

El Fotorreactor de Placa Plana se ubicó en el Laboratorio de Fotocatálisis Solar de la Universidad del Valle, en dirección Este–Oeste inclinado 5° en dirección Sur – Norte, buscando que el plano de apertura sea perpendicular a los rayos solares y así tener mayor eficiencia en la recolección de la radiación. La Placa Plana está compuesta por una placa de acrílico de dimensiones 1.5 m de longitud × 1.0 m de ancho × 0.1 m de profundidad (con bordes pegados con silicona) sobre la que se desliza la suspensión líquida a tratar y está conectada por acoples, codos y niples de PVC soportados en una estructura metálica. El área efectiva de la placa es de 1.5 m2. En la parte superior de la placa se ubicó un tubo de PVC con pequeñas perforaciones que dispersan la suspensión en forma de película descendente sobre la lámina de acrílico. En la parte inferior tiene un colector que descarga la suspensión en el tanque de recirculación con agitación por bombeo, donde se encuentra la mezcla de agua, catalizador y mezcla de plaguicidas que recirculan por la placa. En la Figura No. 15 se presenta un esquema del Fotorreactor empleado.

Figura No. 15 Esquema Fotorreactor de Placa Plana Inclinada.

La solución a tratar se preparó mediante la adición de 36 ml de Mezcla de Plaguicidas con DQO de aproximadamente 43,348 mg O2 L-1 (Mezcla 4) y de 12 g de TiO2 (600 mg TiO2.l-1), condiciones optimas encontradas por el Grupo de Reactores para el reactor de Placa Plana empleado (Grupo de Investigación GAOX, Proyecto Biosolar Detox). El volumen se enrazó a 20 l con agua potable

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(surtida por el acueducto público de Santiago de Cali), el pH de la solución osciló en el rango de 7.0 a 7.9 unidades de pH. Éste fue ajustado a 6.0 unidades de pH mediante soluciones diluidas de HCl y NaOH.

El sistema de recirculación consistió en una bomba de caudal constante de 50 l.min-1 (el caudal se ajustó a 42 l.min-1 a través de una válvula reguladora de globo de 1 ½”) y Motor Eléctrico Monofásico Tipo AC de 3/4" HP (3450 RPM, 115 V, 50/60 Hz y 1.3 Amperios).

La toma de alícuotas para análisis (500 ml de solución), se realizó directamente del tanque de alimentación en botellas ámbar, para evitar fotodegradación durante el transporte al laboratorio. Las muestras fueron filtradas con filtro de membrana de 0,45 μm de poro, y posteriormente analizados los parámetros de Carbono Orgánico Disuelto (COD) en un analizador de Carbono Orgánico Total Shimadzu TOC-V CPH (Figura No. 16), DQO y Concentración de Plaguicidas por Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC) de acuerdo con las técnicas analíticas establecidas en los Métodos Estándar para Análisis de Aguas y Aguas Residuales / APHA, AWWA, WPFC. Igualmente, durante el tiempo de operación se monitorearon las variables de pH y Temperatura, pero no se controló ninguna de ellas. El tiempo de toma de muestras fue el correspondiente a energías acumuladas de 0, 18.75, 37.5, 56.25 y 75 kj.L-1. Las medidas de energía acumulada fueron calculadas como:

1 1

.

.

.

+

Δ

=

Q

t

I

A

V

Q

Donde: Δtn= Tiempo de irradiación = tn-tn-1

In= Irradiación global promedio, tomada con un radiómetro Acadus S50 de sensibilidad en todo el rango UV, cubriendo tanto el UVA como el UVB

Ar= Superficie irradiada del reactor (1,5 m2) Vt= Volúmen total tratado (20 litros)

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Figura No. 16 Vista General Analizador de Carbono Orgánico Total Shimadzu TOC-V CPH.

Una vez terminada la operación en el reactor, fue necesario realizar el procedimiento de limpieza para llevar a cabo un nuevo experimento. Se desconectan las tuberías de los extremos para permitir que el fluido desaloje el equipo, se limpia la superficie para remover el catalizador que se adhirió a la placa, y por último, se carga el Fotorreactor con agua limpia y se recircula por espacio de varios minutos. Finalmente, se desaloja el agua limpia del reactor, y queda éste listo para ser usado nuevamente.

Adicionalmente, se realizaron ensayos de control con el fin de determinar la posible perdida de plaguicidas por fenómenos diferentes a la Fotodegradación, tales como volatilización, adsorción de plaguicidas sobe la superficie del catalizador o paredes del reactor, y ruptura de enlaces químicos por causa de energía radiante, entre otros. Los controles consistieron en: I) experimentos con muestras expuestas a la luz solar en ausencia de TiO2, y II) experimentos en la oscuridad en presencia de TiO2.

5.4.1. Cuantificación de Plaguicidas por Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC)

Para la cuantificación de los plaguicidas por Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC) se utilizaron dos equipos de: un cromatógrafo Shimadzu serie LC2010A HT, con detector UV de longitud de onda variable, con capacidad de lectura de 2 señales al mismo tiempo, automuestreador y sistema de datos LC

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Solutions; y un HPLC Hewlett–Packard serie 1100, con detector UV de longitud de onda variable, sistema de datos Chemstation, con inyector manual y un loop fijo de 20 μL. Se utilizó una columna Alltech Econosil C18 de 250 mm de largo, 4,6 mm de diámetro interno y 5 μm de partícula. Tanto el detector como la columna y el inyector se trabajaron a temperatura ambiente.

La fase móvil utilizada fue Metanol:Buffer fosfato (pH 3,0) (55:45) a un flujo de 1mL.min-1. La longitud de onda empleada fue 206 nm, la cuál mostró una buena absorbancia para los tres plaguicidas. La fase móvil fue filtrada antes de su uso utilizando una membrana de 0,45 μm (Millipore), y las muestras fueron filtradas a través de una membrana de 0,20 μm (Millipore).