Grupo de Ingeniería Química y Ambiental

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Texto completo

(1)

II. ACTIVIDADES CIENTÍFICO-TECNOLÓGICAS

T2

Grupo de Ingeniería

Química y Ambiental

F

ERNANDO MARTINEZ CASTILLEJO

(2)

P

articipantes y

L

íneas de

I

nvestigación

I

nvestigadores

•  Rafael van Grieken Salvador

•  José Aguado Alonso

•  Juan Antonio Melero Hernández

•  María José López Muñoz

•  Jesús Arsuaga Ferreras

•  Fernando Martínez Castillejo

•  Javier Marugán Aguado

•  Raúl Molina Gil

•  Yolanda Segura Urraca

•  Amaya Arencibia Villagra

•  Arcadio Sotto Díaz

•  Isabel Pariente Castilla

•  Cristina Pablos Carro

•  Raquel Pascual Juez

•  Gema Carenas Breña

T

ecnologías de tratamiento

Tecnologías de oxidación avanzada (AOP´s

)

•  FotoFenton heterogéneo (Fe2O3-SBA-15/H2O2)

•  Fotocatálisis (TiO2) •  SonoFenton heterogéneo

Operaciones de separación

•  Adsorción •  Tecnología de membranas

Acoplamientos de tecnologías

•  Membranas + AOP´s

(3)

Tareas 2008-09

(4)

OBJETIVOS

G

rupo de Ingeniería Química de la Universidad Complutense de Madrid (

T5

)

G

rupo de Ingeniería Química de la Universidad de Extremadura (

T6

)

(5)

C

aracterización

EDAR Alcalá de Henares

(Madrid)

P

arámetros

F

ísico-

Q

uímicos

Parámetro Concentración (g·L-1)

Sólidos totales 0,508

Sólidos totales disueltos 0,529 Sólidos totales en suspensión 0,003 (0,035) g·L-1

Sólidos totales fijos 0,331

Sólidos en suspensión fijos 0,000

Sólidos disueltos fijos 0,367

Carbono Total 38 mg C·L-1

Carbono Inorgánico Total 25 mg C·L-1

Carbono Orgánico Total 12 mg C·L-1

DQO 19 (125) mg O2·L-1 DBO5 6,5 (25) mg O2·L-1 pH 7,0 Conductividad 779,6 µg S·cm Cloruros (Cl-) 245 mg·L-1 Nitratos (NO3-) 117 mg·L-1 Nitrógeno amoniacal (NH4+) 1,1 mg·L-1

Parámetro Método estándar utilizado Sólidos totales

Standard Methods for the examination of water and wastewater. 2540 B. Secado a 103-105ºC.

Sólidos fijos y volátiles

Standard Methods for the examination of water and waster waster. 2540E. Secado a 550ºC. Sólidos sedimentables

Standard Methods for the examination of water and wastewater. 2549

Sólidos totales en suspensión

Standard Methods for the examination of water and wastewater. 2540 D. Sólidos totales disueltos

Standard Methods for the examination of water and wastewater. 2540 O. Carbono Orgánico Total (COT),

Carbono Total (CT) y Carbono Inorgánico (CI)

Standard Methods 5310 C/D Demanda química de oxígeno

(DQO) Standard Methods 5220 D

Demanda bioquímica de

oxígeno (DBO5) Standard Methods 5210 B pH, conductividad, cloruros,

nitratos y nitrógeno amoniacal Electrodos selectivos de iones

(6)

C

aracterización

EDAR Alcalá de Henares

(Madrid)

P

arámetros

Biológicos y Toxicidad

Coliformes Totales. Filtración por membrana UNE EN ISO 9308-1:2000

Dilución UFC medidas UFC/100 mL

1 : 1000 no cuantificable

-1 : -10000 15 ± 3 1.5 ± 0.3 · 105

Microorganismos aerobios cultivables. Conteo en placa

UNE EN ISO 6222-1999

Dilución Incubación UFC medidas UFC/100 mL

1 : 10 22ºC 68h no cuantificable -1 : -100 * 22ºC 68h 23 ± 4 2.3 · ± 0,4 105

Enterococos. Filtración por membrana

UNE EN ISO 7899-2:2001

Dilución Incubación UFC medidas UFC/100 mL

1 : 1 22ºC 68h no cuantificable

-1 : -100 36ºC 44 h 58 5.8 · 102

Microorganismos heterotróficos. Standard Methods

Dilución Incubación UFC medidas UFC/100 mL

1 : 100 35ºC 48h no cuantificable -1 : -1000 35ºC 48 h 140 1.4 · 105 Ecotoxicidad Vibrio fischeri UNE EN ISO 11348-1:1998

Tarea 8 y 9

(7)
(8)

E

fluente

E

DAR

de Móstoles y Alcalá de Henares

A

plicación de

A

OPs y OS de Adsorción y Membranas

Sono-Fenton

T=22 ºC Frecuencia: 20kHz. Potencia 95 W Catalizador Fe2O3/SBA-15: 0,6 gL-1 [H2O2]0=0.135 gL-1 6 horas

Foto-Fenton

T=22 ºC (Tfinal =30 ºC) Radiación: UV-Vis (λ>313 nm) Catalizador Fe2O3/SBA-15: 0,6 gL-1 [H2O2]0=0.135 gL-1 6 horas

Fotocatálisis

T=25 ºC Radiación UV-Vis

Aireación continua (80 mL•min-1)

Catalizador Degussa P25: 1 gL-1

6 horas

Técnicas de oxidación avanzada

Tarea 17

Fe2O3/SBA-15 SBET = 500 m2/g [Fe] = 16 % p/p SONICADOR 3000 MISONIX Lámpara de inmersión HERAEUS TQ-150 W Lámpara de inmersión HERAEUS TQ-150 W

(9)

Tarea 17

E

fluente

E

DAR

de Móstoles y Alcalá de Henares

A

plicación de

A

OPs y OS de Adsorción y Membranas

NF 270 NF90

Fabricante Dow/Filmtec Dow/Filmtec

Tipo NF NF

Material Poliamida poliamida

MWCO 300 200

Rechazo NaCl (%) 70 70-80 Rango de pH 3-10 4-11 Carga (pH 7) Negativa Negativa

Adsorción

Temperatura: 25ºC

Concentración adsorbente: 1 g L-1

Tipo de adsorbente SBA-15-SH (tiol): 3,7 mmol S/g

SBA-15-NN (amino): 4.0 mmol N/g pH = 7 6 h Si-R SH N H NH2 Módulo OSMONICS NF/ OI (flujo transversal) Tanque agitado discontinuo

Membranas

Temperatura: 25ºC Rango de presión: 4-16 Membranas de NF: NF270 y NF 90 pH = 7

(10)
(11)

R

esultados de

A

OPs -

E

fluente

E

DAR

de Alcalá de Henares

Reforzado con 10 mg/L de fármacos seleccionados

Tarea 17

AGUA MATRIZ

EFLUENTE EDAR DE ALCALÁ DE HENARES

AGUA MATRIZ AGUA MILIQ

FOTOCATÁLISIS FOTO-FENTON SONO-FENTON FOTOCATÁLISIS FOTO-FENTON SONO-FENTON

46,2 43,5 35,4 85,7 78,8 51,2 100 100 74,2 98,9 100 75,5 97,1 97,1 91,4 96,7 98,7 88,7 100 100 80,3 100 100 75,5 100 99,9 85,6 100 100 86,1 99,7 77,5 16,5 99,0 99,6 32,8 99,8 89,4 79,9 100 96,3 35,4

(12)

R

esultados de

A

OPs -

E

fluente

E

DAR

de Alcalá de Henares

Reforzado con 10 mg/L de fármacos seleccionados

Tarea 17

Degradación de fármacos con el tiempo para las técnicas de oxidación avanzada

AGUA MATRIZ

EFLUENTE EDAR DE ALCALÁ DE HENARES

R, H A N S D R H N A S D R A N S, D H

(13)

R

esultados de

A

OPs -

E

fluente

E

DAR

de Móstoles

Reforzado con 10 mg/L de fármacos seleccionados

Tarea 18

[H2O2]O= 50 mg/L [H2O2]O= 450 mg/L C H R N S D G A H C R N S D G A

(14)

R

esultados de

Adsorción

-

E

fluente

E

DAR

de Alcalá de

Henares Reforzado con 10 mg/L de fármacos seleccionados

Propiltiol Etilendiamino

- As, Ba, Cd, Cr, Co, Cu Pb, Ni y Se < LD

- Al (6 ppb), K (1 ppm), Mo (20 ppb) y Sr (0.65 ppm) no varían su concentración con el tiempo

Análisis de metales – Datos después de 4 horas de experimento

Análisis de fármacos – Datos después de 4 h de experimento

(15)

R

esultados de

Membranas - E

fluente

E

DAR

de Alcalá de

Henares Reforzado con 10 mg/L de fármacos seleccionados

Tarea 17

Esquema de operación de membranas

para determinación de tasas de rechazo

(16)

Tarea 19: Acoplamientos de tecnologías

de tratamiento

Agua ultrapura miliQ reforzada

con los

fármacos seleccionados (10 mg/L)

(17)

R

esultados del

Acoplamiento Membranas/AOPs

Ensayos con

agua miliQ

Reforzada

con 10 mg/L de fármacos

Tarea 19

Esquema de procesos integrados de

Membranas [1] - Oxidación Avanzada [2] – Adsorción [3]

[1]

[2]

(18)

Fase de concentración de

los fármacos en operación

de Membrana [1]

25 ºC PERMEADO RECHAZO ALIMENTACIÓN Bomba Válvula de seguridad Tanque de concentrado Criostato Módulo de membrana

R

esultados del

Acoplamiento Membranas/AOPs

Ensayos con

agua miliQ

Reforzada

con 10 mg/L de fármacos

(19)

R

esultados del

Acoplamiento Membranas/AOPs

Ensayos con

agua miliQ

Reforzada

con 10 mg/L de fármacos

Tarea 19

Fase de oxidación del concentrado

de membranas mediante

Fotocatalisis y Foto-Fenton

FOTOCATÁLISIS R R S S H H A A N N D Conc. inicial (mg/L) Conversión (%) Conc. inicial (mg/L) Conversión (%) -- -- 156.4 22.0 19.6 81.8 45.3 86.8 24.9 91.6 46.0 >97.2 12.3 94.1 31.1 >97.8 20.7 >97.1 29.6 >98 6.6 94.7 -- -- 16.2 11.7 25.7 75.8 FOTO-FENTON

(20)

Conclusiones

Tecnologías de oxidación avanzada

•  FotoFenton heterogéneo (Fe2O3-SBA-15/H2O2)

•  Fotocatálisis (TiO2)

Han demostrado ser efectivas en la degradación de los contaminantes emergentes estudiados. Objetivo pendiente Optimizar condiciones de operación para mejorar su eficacia

Operaciones de separación

• Adsorción – Adsorbentes mesoporosos funcionalizados con grupos amino.

Capacidades de adsorción para los compuestos estudiados por encima de 1.5 mg/g

• Tecnología de membranas: Nanofiltración - Tasas de rechazo por encima del 85%

Acoplamientos de tecnologías

• Membranas + AOP´s (fotoFenton o fotocatalisis)

Prometedores resultados para la integración de ambos procesos

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