Evaluación preliminar de la oxidación avanzada de compuestos fenólicos

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(1)EV ALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS. Presentado por : CLAUDIA PATRICIA HERNA NDEZ MORENO. Tesis de Grado. Asesor: MANUEL SALVADO R RODRIGUEZ SUSA. UNIV ERSIDAD DE LOS ANDES DEPARTAM ENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AM BIENTAL MAGISTER EN ING ENIERIA CIVIL Bogotá, Enero 28 de 2005.

(2) CONTENIDO. 1. INTRODUCCION. 2. 2. OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GENERAL. 3. 2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS. 3. 3. MARCO TEORICO. 4. 3.1 FENOL. 9. 3.1.1 PROPIEDADES DE LOS FENOLES. 10. 3.1.2 TECNOLOGIAS DE TR ATAMIENTO. 12. 3.2 OXIDACION. 13. 3.2.1 PROCESOS AVANZADOS DE OXID ACION. 15. 3.3 AGENTES OXID ANTES. 25. 3.3.1 PERMANGANATO DE POTASIO. 25. 3.3.2 PEROXIDO DE HIDROGENO. 27. 4. METODOLOGIA. 29. 4.1 MONTAJE EXPERIMENTAL. 29. 4.2 METODOS AN ALITICOS. 32. 4.3 DESCRIPCION DE LA MATRIZ EXPERIMENTAL. 32. 5. RESULTADOS EXPERIMENTALES. 35. 5.1 PEROXIDO DE HIDROGENO. 35. 5.1.1 40 PPM. 35. 5.1.2 100 PPM. 46. 5.1.3 500 PPM. 56. 5.2 PERMANGANATO DE POTASIO. 63. 5.2.1 40 PPM. 63. 5.2.2 100 PPM. 72. 5.2.3 500 PPM. 81. 6. CONCLUSIONES. 90. 7. BIBLIOGR AFIA.

(3) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 1. INTRODUCCION Gran parte de los vertidos residuales generados por la actividad industrial desarrollada por el hombre, contienen compuestos tóxicos en altas concentraciones, constituyendo una alta fuente de contaminación afectando no sólo la flora y fauna, si no a la salud humana. Los principales problemas de los residuos peligrosos son sus características de impacto y la incapacidad del medio ambiente para asimilarlos. Debido a que es importante la eliminación de estos contaminantes de los efluentes, los métodos utilizados para este proceso no deben formar productos secundarios tóxicos, no deben ser costosos, ser fáciles de manipular y además no provocar alteraciones ecológicas. El tratamiento de un residuo tiene como propósito convertir un desecho peligroso en no peligroso, por tal motivo, el tratamiento de fenoles por oxidación avanzada puede ser una alternativa a los procesos biológicos convencionales. Los efluentes fenólicos pueden ser tratados convenientemente debido a su alta toxicidad, diversos procesos han sido estudiados y aplicados para su remoción de los efluentes industriales. En el presente trabajo experimental se estudió la oxidación avanzada de fenoles contenidas en soluciones acuosas sintéticas utilizando como agentes oxidantes el peróxido de hidrógeno (H2O2) y el permanganato de potasio (KMnO4) y se evaluaron parámetros operacionales de pH, concentración de fenol, dosis de oxidante y tiempo de reacción de la oxidación.. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 2.

(4) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 2. OBJETIVOS. 2.1 GENERAL Evaluación preliminar de la oxidación avanzada de fenoles en aguas sintéticas.. 2.2 ESPECIFICOS. Determinar la eficiencia de los dos procesos de oxidación avanzada en la eliminación de fenoles en aguas sintéticas. Evaluar los diferentes efectos como concentraciones, pH, tiempos de reacciones y temperaturas en cada uno de los dos procesos.. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 3.

(5) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 3. MARCO TEORICO El rápido desarrollo del progreso tecnológico que tuvo su inicio con la Revolución Industrial ha llevado a una mayor producción en los diversos campos. De igual manera creció en forma acelerada el consumo individual a medida que la extracción de recursos de agricultura intensa y producción industrial generó gran número de bienes de consumo. Paralelamente a la mayor producción de bienes de consumo se han generado mayor cantidad de Residuos derivados del proceso de producción y de los mismos bienes de consumo al terminar su vida útil. Los efectos ambientales provocados por estos residuos industriales peligrosos son una consecuencia inevitable del desarrollo industrial.. Inicialmente no se reconocían. consecuencias de los residuos generados por las grandes tecnologías y los impactos sobre la salud humana y el medio ambiente; además los métodos de tratamiento y eliminación estaban poco desarrollados. En cuanto a las políticas gubernamentales no prestaron atención a los residuos y sólo se tomaron algunas precauciones para regular su manejo. Transcurrido mucho tiempo se comprobaría que la actividad industrial ha generado grandes cantidades de compuestos tóxicos que contaminan y constituyen un grave problema; como consecuencia surgieron movimientos ambientalistas que promulgaron legislaciones específicas para la gestión de residuos industriales peligrosos. Esto comenzó en los países más industrializados en la década de los 60, en donde se elaboraron legislaciones de manejo, tratamiento y disposición de residuos industriales. En nuestro país en la década de los 80 surgieron legislaciones referentes al manejo de residuos peligrosos o especiales.. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 4.

(6) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. El decreto 1594 del 26 de Junio de 1984 hace referencia a usos del agua y residuos líquidos. En el artículo 20 aparecen los Fenoles y Fenoles Clorados dentro de las sustancias catalogadas como tóxicas de interés sanitario. Los criterios de calidad admisible para la preservación de flora y fauna en aguas dulces, frías o cálidas y aguas marinas o estuarios son: Referencia. Expresado como. Agua fría dulce. Agua cálida dulce. Agua marina u estuario. mg/L. mg/L. mg/L. Clorofenol. clorofenol. 0.5. 0.5. 0.5. Fenoles. fenoles. 96. 96. 96. 1.0 Cl 50 *. 1.0 Cl 50 *. 1.0 Cl 50 *. monohídricos. *Concentración letal, produce muerte al 50% de organismos en un periodo de 96 horas. Fuente: Decreto1594 del 84 de Minambiente1.. La ley 09 de 1979 del Código Sanitario del Ministerio de Salud, establece las medidas y precauciones para prevenir daños a la salud humana y animal, que pueda ocasionar la importación, fabricación, almacenamiento, transporte, comercio, manejo y disposición de residuos peligrosos. La Resolución 2309 de 1986 del Ministerio de Salud dicta normas para el cumplimiento de lo contenido en el Decreto-Ley No 2811 de 1974 y en la Ley 09 de 1979 en cuanto residuos especiales. Aquí se establecen definiciones y criterios para identificación, transporte, almacenamiento, tratamiento y disposición sanitaria de residuos especiales. También se contempla registros, autorizaciones y planes de cumplimiento para estos. Por su parte el Ministerio del Medio Ambiente mediante Resolución 189 del 15 de Julio de 1994 dicta regulaciones para impedir la introducción al territorio nacional de residuos peligrosos. Se considera un residuo tóxico aquel que tiene la capacidad de provocar efectos biológicos desfavorables que puedan causar daño a la salud humana, vegetal o animal CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 5.

(7) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. y al medio ambiente. Los Fenoles y compuestos Fenólicos se encuentran en la lista No1 de sustancias con las siguientes propiedades: - Dosis letal media dérmica para ratas ≤ 100mg/kg de peso corporal - Dosis letal media oral para ratas ≤ 50 mg/kg de peso corporal - Concentración letal media inhalatoria para ratas ≤ 5 mg/L - Carcinogenecidad, mutagenicidad y teratogenicidad. - Neurotoxicidad u otros efectos tóxicos retardados. - Baja degradabilidad de formación de productos intermediarios de mayos toxicidad. - Alteraciones en las cadenas tróficas. - Susceptibilidad de bioacumulación y biomagnificación en los seres vi vos y cadena tróficas, etc. El 31 de julio de 2002 se reglamenta el manejo y transporte automotor de mercancías peligrosas por carreteras bajo el Decreto 1609 del Ministerio de Transporte en donde el estado. colombiano aprueba el Convenio de Basilea sobre control y transporte. internacional de desechos peligrosos y su eliminación mediante la Ley 253 de 1996. Dentro del Anexo I del decreto 1609 se encuentran catalogados como desechos que requieren control los Fenoles, Compuestos Fenólicos y Clorofenoles.. El código. asignado según este catálogo para estas sustancias es Y3. Estos residuos se pueden generar en: -. Operaciones rutinarias y normales de producción.. -. Situaciones limitadas y transitorias de salida del proceso productivo.. -. Pérdidas o emisiones fugitivas.. -. Consecuencias de accidentes.. -. Zonas de almacenamiento de materias primas.. Algunos residuos industriales son considerados como peligrosos al presentar características de riesgo, causar daño a la salud y al medio ambiente ya sea por sí. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 6.

(8) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. mismos o al entrar en contacto con otros residuos. Se consideran de riesgo por características como: -. Inflamabilidad.. -. Corrosividad.. -. Reactividad.. -. Toxicidad. -. Radioactividad. -. Carcinogenicidad. -. Lixiviabilidad. -. Carácter infeccioso. -. Mutagenicidad. Las corrientes de estos desechos pueden ser: -. Desechos clínicos: Los resultantes de atención médica en hospitales, centros médicos y clínicas para la salud humana y animal.. -. Desechos de producción y preparación de productos farmacéuticos.. -. Desechos de producción, preparación y utilización de biocidas y productos fitosanitarios.. -. Desechos de fabricación, preparación y utilización de productos químicos para la preservación de la madera.. -. Sustancia o artículos que contengan o estén contaminados por bifenilos policlorados (PCB), trifenilos policlorados (PCT) o bifenilos policromados (PBB).. -. Residuos alquitrados resultantes de la refinación, destilación o cualquier otro tratamiento pirolítico. -. Desechos de producción, preparación y utilización de resinas, látex, plastificantes o colas y adhesivos.. -. Desechos de la producción, preparación y utilización de tintas, colorantes, pigmentos, pinturas o lacas o barnices.. -. Me zcla y emulsiones de desechos de aceites y agua o de hidrocarburos y agua,. -. Desechos de producción, preparación y utilización de productos químicos para fines fotográficos.. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 7.

(9) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. Dentro de estos desechos se consideran Peligrosos los que tengan constituyentes como: -. Metales, carbonilos. -. Compuestos de cromo hexavalente, cobre y zinc. -. Arsénico, selenio, cadmio, antimonio, mercurio, talio, plomo y telurio. -. Cianuros orgánicos e inorgánicos. -. Compuestos inorgánicos de flúor. -. FENOLES,. COMPUESTOS. FENOLICOS. CON. INCLUSION. DE. CLOROFENOLES -. Solventes orgánicos halogenados. -. Sustancias dibenzofuranos policlorados, dibenzoparadioxinas policloradas y compuestos organohalogenados. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 8.

(10) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 3.1 FENOL El Fenol es un compuesto orgánico aromático de fórmula ArOH, inicialmente se 2 denominó Acido carboxílico y fue descubierto por Runge en el año de 1834, en el. alquitrán de la Hulla. Se diferencian de los alcoholes por tener un grupo OH unido directamente a su anillo aromático, se pueden transformar en éteres o ésteres. Por sus condiciones de aromaticidad es bastante estable, el anillo aromático del Fenol tiene una densidad electrónica superior a la del benceno, debido al efecto resonante dador del oxígeno fenólico. A temperatura ambiente el fenol es cristalino e incoloro, de forma acicular o cristales de masa blanquecina, puede presentar coloración rojiza al exponerse a la luz o en presencia de alcalinidad. Funde a 43°C, hierve a 183°C y tiene un olor característico no muy agradable. Es muy soluble en el agua y en la mayoría de los solventes orgánicos, es cáustico y muy venenoso. Puede causar muerte por ingestión a tan solo 1 g y causa envenenamiento por absorción por la piel, vertido como residuo industrial al medio ambiente, especialmente en el agua resulta muy tó xico. Es mortal en concentraciones de 1 ppm para la fauna acuática. En presencia de cloro se transforma en clorofenol. OH. Figura 1. Fenol Fuente: www.sc.ehu.es/iawfemaf/archivos/materia/00171212.htm3. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 9.

(11) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. Se han venido usando varios métodos para eliminar contaminantes fenólicos tales como: degradación microbiana, adsorción con carbón activado, incineración y radiación con luz ultravioleta. 3.1.1 PROPIEDADES DE LOS FENOLES •. •. Químicas: -. Masa molecular 94.11. -. Porcentaje de solubilidad 6.7% en peso. -. Punto de fusión 40.9 C. -. 25 3 Densidad (D ) 1.058 (g/cm ). -. Coeficiente de partición orgánico 2.7 kg/L. Físicas: -. Los más sencillos son sólidos o líquidos de bajo punto de ebullición.. -. Puntos de ebullición elevados porque forman puentes de hidrógeno.. -. Tienen cierta solubilidad en agua (9 g/ 100 g de agua).. -. La gran mayoría son insolubles.. -. Sustancias fáciles de oxidar, los productos de esta oxidación son de carácter fototóxico, ya que alteran los procesos morfogenéticos, de crecimiento y desarrollo, puede desarrollar otros procesos de oxidación convirtiéndose en potentes oxidantes.. •. Constantes Freundlich: K(mg/L) y 1/N -. Carbón activado 1 : 2.1 y 0.51. -. Carbón Maghara : 0.259 y 0.621. -. Carbón activado 2 : 106.36 y 6.51. -. Resinas: 0.314 y 0.584.. Las concentraciones en efluentes varían entre 10 y 200 ppm dependiendo del tipo de industria. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 10.

(12) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. Al contacto con los personas, la sustancia puede ser absorbida por la piel a través de las membranas mucosas. •. Toxicidad en función de la concentración: -. 1.5 g → Dosis Letal adulto.. -. > 200 ppm → Inhibe actividad biológica del suelo, se torna bactericida.. -. 2 - 25 ppm → Dosis Letal para la vida acuática.. -. 2 – 2.5 ppm → Da sabor y olor característico al agua cuando se combina con cloro.. El destino final del Fenol en el ambiente y su remoción es complicado debido a: -. Alta solubilidad en agua a temperatura ambiente.. -. Habilidad para ionizarse.. -. Baja presión de vapor.. -. Tendencia a oxidación.. -. Tiene grave problema de remoción por su difícil separación.. Los compuestos fenólicos están presentes en efluentes de desechos de industrias como: -. Manufactura de papel.. -. Conservación de la madera. -. Conversión del carbón. -. Cervecera. -. Farmacéutica. -. Fabricación de resinas. -. Industria del petróleo y química. -. Textil. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 11.

(13) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 3.1.2 TECNOLOGIAS DE TRATAMIENTO Existen diversos métodos o técnicas de remoción compuestos fenólicos. •. Técnicas de remoción: → Tratamientos Biológicos: -. Columnas de filtración con lodo activado.. -. Remoción enzimática por la b-tirosinasa.. -. Lagunas de estabilización con plantas Typha.. -. Adsorción en carbón activado y biodegradación.. -. Remoción con Pseudomonas alcalígenes.. → Extracción Líquido-Líquido: -. Emulsiones oleosas y cáusticas soportadas en fibras microporosas de polipropileno.. -. Emulsiones oleosas y cáusticas con N 5O3. (N,N-di (11-metilheptil) acetamina).. → Adsorción: -. Columna lecho fijo con carbón activado modificado superficialmente.. -. Columna lecho fijo con mezcla de diferentes carbones.. -. Materiales sorbentes alternativos: Hollín y cenizas volantes.. → Oxidación: -. Oxidación a altas temperaturas y presiones.. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 12.

(14) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 3.2 OXIDACION La oxidación está dentro de una de las alternativas de tratamiento químico de residuos peligrosos. Los residuos industriales con concentraciones de fenoles, cianuros, amoniacos, compuestos sulfurados y orgánicos pueden ser transformados mediante reacciones químicas por medio de un agente oxidante específico para cada caso. En el caso de los fenoles se podrían utilizar oxidantes como: peróxido de hidrógeno (H2O2), permanganato de potasio (KMnO4), ozono (O 3), cloruros o métodos de fotocatálisis heterogénea, tratamiento de fotocatálisis y oxidación electrolítica. La principal función de la oxidación es la detoxificación. Las reacciones químicas de oxidación son las más comunes para remoción de contaminantes, son reacciones en las que se transfieren electrones. Se presentan reacciones de oxidación y reducción al mismo tiempo, es decir se ganan y se pierden electrones simultáneamente. En el caso de la reducción quien gana electrones es el agente oxidante. Los fenoles experimentan reacciones de sustitución electrofila aromática en donde los electrones del anillo aromático reaccionan con especies deficientes de electrones. Existen dos compuestos aromáticos que se oxidan con facilidad: los que tiene grupo hidroxilo y/o amino en las posiciones orto y para entre sí. Estos se oxidan y dan formación a quinonas. Algunos fenoles y quinonas son productos naturales importantes y están presentes en estructuras complejas como en las vitaminas E y K.. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 13.

(15) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. Para obtener una quinona se debe partir de un fenol doble. La oxidación se produce en condiciones suaves ya que las quinonas no son aromáticas, tiene estructura bastante conjugada y por lo tanto muy estable.. Figura No. 2 Compuestos formados del proceso de Oxidación del Fenol Fuente: García et al 4 CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 14.

(16) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. En la oxidación del fenol se forman compuestos intermedios debido a una oxidación parcial entre ellos, casi siempre se observa: catecol, hidroquinona, benzoquinona, ácidos como el oxálico, maleico, acético entre otros. Los compuestos intermedios de tipo bencenodiol se transforman muy rápido a compuestos de bajo peso molecular, lo cual los convierte en ácidos más difíciles de descomponer a CO2 3.2.1 PROCESOS AVANZADOS DE OXIDACION Se está recurriendo a los llamados Procesos Avan zados de Oxidación (AOP), los cuales e usan solos o con métodos convencionales. Estos pueden aplicarse a la remediación y destoxificación no solo de aguas sino también a contaminantes de suelo y aire. Los procesos avanzados de oxidación se basan en procesos fisicoquímicos que producen cambios en la estructura química de los diferentes contaminantes. Estos procesos tienen una velocidad de oxidación incrementada por la participación de radicales hidroxilo (OH), la que hace que ataque todos los compuestos orgánicos y 6 12 reaccione 10 – 10 veces más rápido.. En el caso del peróxido de hidrógeno (H 2O2) y el permanganato de potasio (KMnO4), el Potencial de Redox para estos agentes oxidantes es de 1.78 y 1.68 respectivamente y la constante de velocidad para compuestos orgánicos como los fenoles es de 10 9 – 1010 -1 -1 (K en L mol s ). Existen grandes ventajas de estos procesos sobre los métodos convencionales usados: - Generalmente se consigue destrucción total del contaminante. - Mu y útil para contaminantes refractarios resistentes a otros métodos de tratamiento, CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 15.

(17) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. como por ejemplo al tratamiento biológico, transformándolos en productos tratables por métodos más económicos. - Cambia de fase el contaminante, y lo trasforma químicamente - Sirve para bajas concentraciones (ppb). - Mejora propiedades organolépticas (sabor, olor, color) del agua tratada. - Elimina efectos sobre la salud de desinfectantes y oxidantes residuales como el cloro. -Usualmente no genera lodos que requieran posteriormente un tratamiento o disposición. Dentro de estos procesos avanzados de oxidación existen procesos fotoquímicos y no fotoquímicos. En los procesos fotoquímicos el uso de la luz proporciona ventajas en el tratamiento de aguas en procesos como: -. Fotólisis de agua. -. UV/ peróxido. -. UV/ o zono. -. Fotofenton. -. Fotocatálisis heterogénea. En las técnicas no fotoquímicas se originan especies reactivas bastante fuertes, como el radical hidroxilo a través de la modificación de especies químicas o utilizando diversas formas de energía con excepción de la irradiación luminosa, como son: -. ozonización en medio alcalino con peróxido de hidrógeno. -. Oxidación electroquímica. -. Plasma no térmico. -. + Procesos Fenton Fe (H2O2). -. Descarga electrohidraúlica entre otros.. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 16.

(18) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. En estudios realizados anteriormente sobre los efectos del permanganato de potasio (KMnO4) en la oxidación de bajos niveles de fenoles por Vella 5, se escogió dos sitios de estudios de una industria de manufactura de resinas. - Un sitio a tratar descargas de resinas termoplásticas. - Sistema de tratamiento de descarga en una planta de fundición de aluminio. Los oxidantes como peróxido de hidrógeno (H 2O2) y permanganato de potasio (KMnO4) pueden oxidar completamente en una relación (oxidante/fenol (w)) de 5:1 para H2O2 con valores de pH entre 4 - 6, y para KMnO4 de 16:1 con pH entre 7 – 10. Una de las ventajas de KMnO4 es que es un sólido soluble y fuerte o xidante químico, se podría incrementar la cantidad de este debido a la presencia de otros compuestos reductores. Los resultados arrojados concluyeron que: - El uso de KMnO4 no contribuye al color, este es atribuido principalmente al dióxido de manganeso (MnO2) y no al producto de la reacción del KMnO4 con el fenol. - El incremento de la turbiedad y de. permanganato dosifica la formación de. manganeso. - En la planta de tratamiento de la manufactura de resinas el permanganato de potasio no interfiere en el proceso de sedimentación. - Se puede atribuir el exceso de KMnO4 a otros compuestos oxidantes presentes en el efluente. G.S Brown et al. 6. e valuaron los efectos del permanganato en la oxidación de. Hidrocarburos Policíclicos Aromáticos (PAH s) sobre un suelo. Se escogió un suelo catalogado como arenoso con un 1.3% de materia orgánica y un pH de 8.5; primero se tamizó el suelo, (tamiz No 10) y posteriormente fue secado a 105 C por 24 horas. Se preparó una solución para disolver 2 g de antraceno, benzopireno, criseno, fluoronteno, fenantreno y pireno en 400 mL de cloruro de metilo. Se añadió la CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 17.

(19) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. solución a 10 kg de suelo preparado y equilibrado a 72 horas, luego el suelo fue secado al aire por una semana, después se colocó en un sitio limpio y contenido en un envase metálico. Los hidrocarburos policíclicos aromáticos incorporados al suelo fueron transferidos a tres vasijas de vidrio de 250 mL con 50 g de peso y 100 mL de 160 mM de permanganato de potasio (KMnO4) preparados para disolver 25.28 g de KMnO4 en 1000 mL de agua desioniozada. La solución de suelo con permanganato fue continuamente agitada por 10, 20, 30 minutos. Se adicionaron 100 mL de 160 mM de bisulfato de sodio, preparado para disolver 16.64 g de bisulfato de sodio dentro de 1000 mL de agua desionizada. Se observó una reducción de PAHs en el suelo con permanganato; la mayor reducción de concentraciones del suelo se observó para el benzopireno (72.1%), pireno (64.2%), fenantreno (56.2%) y antraceno (53.8%) con reducciones a los 30 minutos. Las mínimas reducciones se presentaron del fluoranteno (13.4%) y el criseno (7.8%). Como resultado se podría decir que la reacción química y la susceptibilidad a oxidar con permanganato,. varía según las especificaciones que tengan los hidrocarburos. policíclicos aromáticos (PAH s). También se encontró que los suelos contaminados pueden ser tratados in-situ y ex-situ mediante oxidación con permanganato. 7 En el año de 1977 Lanouette et al agrupó los procesos para tratamiento de aguas con. fenoles en tres categorías según las concentraciones: 1. Altas concentraciones para recuperación, reuso y disposición por incineración. 2. Concentraciones intermedias sujetas a tratamiento biológico, absorción o carbón activado. 3. Remover concentraciones por carbón activado u oxidación química, para bajas concentraciones.. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 18.

(20) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. Los fenoles son tóxicos en concentraciones de 2 mg/L para los peces, tiene alta demanda de oxígeno (teóricamente 2.4 mg O2/ mg fenol), en concentraciones significativas podría llegar a agotar el oxígeno en los cuerpos de agua. Cantidades de 0.005 mg/L pueden causar malos olores y sabores para el agua si se combina con el cloro. Los niveles permisibles de fenol fueron establecidos por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) en un registro para industrias como: 1. Plásticos y sintéticos (incluye resinas fenólicas) Parte 416. 2. Industria química orgánica. Parte 414. 3. Refinería del petróleo. Parte 419. 4. Hierro y acero (incluye altos hornos de hierro y ferromanganeso). Parte 420. Estas guías establecen los niveles de fenol de 0.1 mg/L para la Best Practical Control Technology Currently Available (BPCTCA) para el año de 1977, y de 0.02 mg/L para la Best Available Control Technology Economically Archievable (BALTEA) para el año de 1983. La oxidación química es aplicada a la destrucción de fenoles por numerosas vías, en donde se utilizan agentes oxidantes como peróxido de hidrógeno (H 2O2), ozono (O3), dióxido de cloro (Cl2 O) y permanganato de potasio (KMnO4). El peróxido de hidrógeno (H 2O2) en presencia de pequeñas cantidades de hierro (Fe) es efectivo para o xidar fenol, y además muchas veces son necesarias para completar la reacción de oxidación. Se utiliza ion ferroso o sulfato ferroso, aluminio (Al +++), cobre ++ ++ (Cu ), cromo (Cr ) pueden utilizarse como catalizadores.. Aproximadamente 1 lb H2O2 puede oxidar 1 lb de fenol para una remoción del 98% y una relación 2:1 podría remover un 99%. Los tiempos de oxidación son muy cortos aproximadamente se producen en los primeros 5 minutos y rangos de temperatura de (21- 49 C) aunque la temperatura tiene poco efecto en la reacción. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 19.

(21) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. El pH entre 3 y 5 es más efectivo, por encima de 5 la remoción del fenol puede decaer un poco y por debajo de 3 la reacción pierde efecto rápidamente. La. oxidación. del. fenol. con. el. permanganato. de. potasio,. se. nuestra. estequiométricamente por la siguiente ecuación: 3 C6H6 O + 28 KMnO4 + 5 H2 O. 18 CO2 + 28 KOH + 28 MnO2. Aunque la relación teórica requerida para oxidar fenol es 15.7 lb KmnO4 / 1 lb fenol, cantidades de 6 a 7 lb de KmnO4 podrían ser efectivas, la reacción se favorece en rangos de pH entre 7 – 10, por debajo de 7 los tiempos de detención se podrían hacer excesivos. 4 García et al del departamento de Ingeniería Química de la Universidad Complutense. de Madrid realizó un estudio sobre la oxidación catalítica de compuestos fenólicos en aguas residuales; en donde se citan los métodos denominados avanzados para la eliminación de compuestos orgánicos especialmente los tóxicos como son: - Oxidación en fase homogénea con agentes químicos: utiliza agentes oxidantes como el fenton (Fe+H2O2), permanganato de potasio (KMnO4), dióxido de cloro (ClO2) entre otros, empleando condiciones suaves de temperatura y presión, pero la relación oxidante/contaminante es bastante alta (relación 2 a 100 oxidante/ contaminante en peso), incrementa los costos para tratar caudales elevados. - Oxidación húmeda o supercrítica: la materia orgánica en disolución acuosa se oxida mediante una corriente de aire a temperaturas elevadas (250-400 C) y altas presiones (200-300 atm).. Actualmente este método se está implantando a escala industrial. puesto que se logra una mineralización del contaminante orgánico total (con versión a CO2 y H2 O) -. Oxidación mediante catalizadores sólidos: se ha comprobado que el uso de. catalizadores sólidos mejora las conversiones obtenidas en la oxidación húmeda. Se pueden diseñar además procedimientos de oxidación para los compuestos intermedios formados en el proceso de oxidación con bajas temperaturas y presiones, los cuales no CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 20.

(22) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. se pueden tratar con tratamientos biológicos. Este proceso está en la fase de estudio y se espera próximamente aplicarlo a nivel industrial. Para un adecuado proceso de oxidación en fase acuosa se debe tener en cuenta el catalizador, el cual debe presentar por lo menos las siguientes características: - Tener elevada velocidad de oxidación, mejorando el contacto entre las fases. - Mantener su actividad química por tiempo prolongado, ser poco sensible a venenos existentes en el medio. - Ser resistente a la compresión y a la abrasión. - Ser muy activo en la oxidación para lograr una total mineralización. Los agentes catalíticos se pueden clasificar en tres categorías: 1. Óxidos metálicos de Cu, Mn, Co, Cr, V, Ti, Bi y Zn. 2. Metales nobles Ru, Pd, Pt. 3. Complejos metálicos o sales metálicas. Los óxidos metálicos inician la formación de radicales libres, ya sea de un grupo fenólico o hidroxilo. La o xidación de un grupo aromático comienza con la activación de la molécula de oxígeno o hidrocarburo y el oxígeno. La presencia del catalizador establece un ambiente iónico, el cual favorece las reacciones heterolíticas, aunque las de tipo homolítico también producen la rotura del anillo. Los radicales libres que se forman, se propagan de forma homogénea y terminan de forma heterogénea, este mecanismo de propagación esta relacionado con la influencia del pH en la oxidación del fenol. En este estudio se pudo observar que: - Las variables que afectan la velocidad de oxidación, tanto del fenol como de los compuestos intermedios de oxidación son la relación fase líquida/fase sólida, el pH, la temperatura, adición de agentes oxidantes como por ejemplo de peróxido de hidrógeno y la relación oxidante/contaminante.. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 21.

(23) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. - En experimentos de fase líquida la oxidación de fenol se produce a una baja velocidad y pasado un tiempo aumenta rápidamente, la cual va relacionada a una disminución de pH ya que se forman compuestos ácidos. - Estos resultados indican que a mayor valor de pH, la reacción de oxidación es más rápida. - La temperatura y la presión de oxígeno también aumentan la oxidación - El aumento del oxígeno disuelto forma menos compuestos intermedios en la reacción y se da una mayor mineralización. 8 Estudios hechos por Gates et al y publicados en la revista de Ingeniería del medio. Ambiente en abril de 200, sobre experimentos hechos en laboratorio comparando el permanganato de potasio (KMnO4) y el peróxido de hidrógeno (H2O2) como agentes oxidantes en suelos orgánicos contaminados. Se comparó el permanganato de potasio con el peróxido en arena y suelo arcilloso contaminados con Compuestos Orgánicos Volátiles (COV) como el tricloroetileno, tetracloroetano y tricloroetano; compuestos semivolátiles (SOVC) como: naftalina, fenantreno y pireno. Los parámetros para el tratamiento fueron: - Dosis de oxidante - Tiempo del experimento - uso de surfactante (hierro) - pH Se usó suelo arenoso y arcilloso caracterizado previamente por el tamaño de las partículas, el contenido de agua se determinó gravimétricamente por sequedad a 1057 C en 24 horas, se midió el pH en el suelo en una relación 1:1 en peso (w/w) y se desionizó la mezcla de agua y un suelo de 1:1 (w/w) y una mezcla de cloruro de calcio (CaCl2) para eliminar el carbón inorgánico el suelo fue pretratado con 0.25 N de ácido clorhídrico (HCl), air sparged (para obtener volátiles) y se secó a 1057. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. C.. Los. 22.

(24) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. experimentos de la oxidación fueron llevados usando 130 reactores cero a prueba de gas. La capacidad de cambiar cationes (CEC) fue determinada con acetato de sodio. Las muestras del análisis y los datos de peróxido de hidrógeno fueron analizadas por titulación y para las muestras de permanganato de potasio fueron determinadas por titulación con trióxido de arsénico o colorimétrico en una longitud de onda de 590 nm. El permanganato en suelos orgánicos bajos en carbón, ácidos o alcalinos degrada constantemente en un 90% los COV y un 99% los SOVC, ya que es más fácil de digerir que el peróxido. El peróxido es más sensible al contaminante, al pH y al tipo de suelo, aunque presenta una eficiencia más baja que el permanganato, especialmente en suelos arenosos, en suelos arcillosos con adición de hierro (Fe) degradó el 90% de los SVOC, comparado con el suelo arenoso. La oxidación química in-situ por remediación favorece la destrucción rápida y desarrolla una oxidación completa. Los estudios demuestran que los oxidantes como el permanganato y el peróxido alcanzan alta eficiencia dependiendo de las condiciones del suelo, siempre y cuando sean favorables a la química de la reacción en más de un 90%; también depende del pH, tipo de contaminante, dosis de oxidante y temperatura.. → RESULTADOS SOBRELIENTES Autor CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. Resultados 23.

(25) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. Vella et al 5. Brown et al6. Lanouette et al. García et al. 4. 7. Establece relación oxidante/contaminante en peso para: - Peróxido de hidrógeno (H2O2) de 5:1 con rangos de pH entre 4-6 - Permanganato de potasio (KMnO4) de16:1 con rangos de pH entre 7-10. El KMnO4 presenta gran ventaja por ser un sólido soluble. - Reducción de Hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAH s) en el suelo usando permanganato como oxidante. - La reacción química y la susceptibilidad a oxidar con permanganato varía según las especificaciones que tengan PAHs. - Suelos contaminados se pueden tratar in-situ y exsitu con permanganato. - Los fenoles tiene alta demanda de oxigeno (2.4 mg O2/mg fenol). - Peróxido con hierro (Fe) muy efectivo para oxidar fenol. - Relación oxidante/fenol con peróxido es de 1:1 y pH entre 2-5 para remoción del 98%. - Tiempos de oxidación muy cortos, aproximadamente durante los primeros 5 minutos. - Poco efectiva la temperatura en la reacción de oxidación. - Relación oxidante/fenol para permanganato de 16:1 y pH entre 7 -10. -Relación oxidante/contaminante muy alta de (2 a 100 oxidante/contaminante) en peso. - Presencia de catalizador favorece la reacción heterolítica. - Para un adecuado proceso de oxidación en fase acuosa el catalizador debe ser muy activo para lograr una total mineralización. - Las variables que afectan la velocidad de oxidación son: pH, temperatura, agente oxidante y relación oxidante/contaminante. - A mayor pH la reacción de oxidación es más rápida.. - El KMnO 4 en suelos orgánicos bajos en carbón, ácidos o alcalinos degrada 90% de COV y 99% de SOVC. - El peróxido es mas sensible al contamínate y tipo de suelo, pero menos eficiente que el KMnO4 en suelos arenosos y en suelos arcillosos con adición de (Fe) degrada 90% de SOVC. Gates et al8 -La oxidación química in-situ por remediación favorece la destrucción rápida y desarrollada una oxidación completa. - Los oxidantes como KMnO4 y H2O 2 alcanzan alta eficiencia dependiendo de las condiciones del suelo, pH, tipo de contaminante, dosis de oxidante y temperatura. 3.3 AGENTES OXIDANTES 3.3.1 PERMANGANATO DE POTASIO CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 24.

(26) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. - Fórmula química: KMnO4 - Peso molecular: 158.03 g - Peso específico: Sólido 2.703 g/cm. 3. 3% Solución 1.020 g/mL a 20°C/4°C - Densidad aparente: 1300-1600 Kg/m. 3. - Presión de Vapor : (20°C) ≤ 0.01 mbar - Punto de fusión: 50°C - pH (20 g/l) H2O a 20°C : 7 - 9 - DL50 oral rata 1090 mg/kg - CL50 organismos hidrológicos > 1 mg/L en 96 horas Oxidante muy conocido desde hace muchos años, se aplica al tratamiento de aguas potables y residuales, por su gran poder oxidante y sus propiedades biocidas y algistáticas. En 1846 se empleaba a nivel de laboratorio para preparación de agua ultrapura por destilación, como desinfectante se empleó a finales del año 1880 en la epidemia del cólera en Londres, y para el y tratamiento del agua a gran escala a partir de 1913. Sus aplicaciones se centran en: - Eliminación de hierro y manganeso principalmente, también elimina sulfhídricos, fenoles y diversos compuestos orgánicos. - Eliminación de olores y sabores. - Como algicida en tratamiento de lagos y embalses, para la prevención del desarrollo de algas. - No produce trihalometanos - Ayuda a la coagulación por la reacción de oxidación del permanganato.. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 25.

(27) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. Es de fácil manejo para preparación de soluciones y dosificación. Comercialmente se expende en forma sólida, su color es púrpura y su forma son cristales, tiene una pureza generalmente de 98.5% al 99%, se puede almacenar a temperatura ambiente en lugares secos y es estable hasta los 240° C. Se debe evitar el contacto con ácidos, metales pulverulentos, materias orgánicas, peróxidos y materiales combustibles. El permanganato reduce olores al romper las moléculas de las sustancias orgánicas presentes en el agua. Efectos en la salud: - Inhalación: Causa irritación en el tracto respiratorio, altas concentraciones causan edema pulmonar. - Ingestión: ingestión de sólido en altas concentraciones causa dolor severo en el sistema gastro-intestinal y podría quemarlo y causar edema, shock y caída de presión sanguínea. Ingestión en concentraciones por encima del 1% causa nauseas, vómito y dolor abdominal, de 2-3% causa anemia, 4-5% daños en el riñón. - Contacto con la piel: produce dolor, irritación y severas quemaduras - Contacto con los ojos: Causa severa irritación y empaña la visión. Información de riesgo: - Grado para la salud: 2- Moderado - Grado de reactividad: 3 – Severo (Oxidación) - Grado de contacto: 2 - Moderado - Código de color de almacenamiento: Amarillo (Reactivo). 3.3.2 PEROXIDO DE HIDROGENO (H2O 2). CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 26.

(28) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. Fórmula química: H2O2 Apariencia: líquido incoloro Peso molecular: 34 g Punto de fusión: 272.6 K (-0.4 C) Punto de ebullición: 423 K (150 C) 3 3 Densidad: 1.4 x 10 kg/m. Es extensamente usado gracias a sus buenas características, es un oxidante seguro, eficaz, de gran alcance y versátil. Sus principales usos son para: -. Control de olor. -. Retiro de DBO/DQO. -. Oxidación orgánica. -. Oxidación de metales. -. Oxidación de la toxicidad. -. Desinfección. Puede ser utilizado además para mejorar procesos como: floculación, precipitación, flotación de aire, biotratamiento, filtración, adsorción del carbón, depuradores de aire e incineración. Para contaminantes difíciles de oxidar puede ser activado con catalizadores como hierro, cobre, manganeso u otros compuestos de metales de transición. El catalizador más utilizado es el Hierro y cuando de utiliza con el peró xido de hidrógeno (H 2O2) se le llama reactivo de Fenton. A nivel doméstico se utiliza en concentraciones bajas (3-9%) y en la industria se usa concentraciones más altas para blanquear telas y papel, como componente combustible para cohetes, para fabricación de sustancias químicas orgánicas y espumas de caucho.. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 27.

(29) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. El peróxido de hidrógeno es tóxico por inhalación, ingestión o por contacto con la piel o los ojos, por inhalación produce irritación en la vías respiratorias en cantidad concentrada del (3%), en un (10%) produce una grave irritación pulmonar y perforación de la córnea. La ingestión en concentraciones del 10%-20% causa vómito, irritación gastrointestinal, digestión gástrica y hasta embolismo ( bloqueo de vasos sanguíneos por burbujas de aire), causando quemaduras en los tejidos expuestos; si se ingiere soluciones mas concentradas puede causar pérdida de conocimiento y parálisis respiratoria.. 4. METODOLOGÍA 4.1 MONTAJ E EXPERIMENTAL. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 28.

(30) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. Los equipos utilizados durante la parte experimental fueron los siguientes: •. Test Jarras:. Marca PHIPPS AND BIRD Modelo 7790-300 Agitador múltiple con paletas, velocidad variable de 10 a 120 ó 300 RPM. Consta de 6 puntos de agitación, paletas de 7.5 x 2.5 x 27.6 cm.. •. Balanza:. Marca OH AUS Modelo RS 232 Capacidad 110 a 310 gramos Temperatura de operación 5 a 40°C Tiempo de estabilización de 4 segundos Linealidad de ± 0.2 gramos. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 29.

(31) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. •. PHmetro:. Marca ORION Modelo 720ª PH/ISE METER Sistema de electrodo para calibrar con Buffer Sonda para ORP Rango de -2000 a 19999 Rango de concentración 0.000 a 19900 Temperatura -50°C a 105°C → Resolución 0.1°C Rango milivoltios -1600 a +1600 → Resolución 0.1 mv. •. Espectrofotómetro. Marca 20 GENESYS de Spectronic Unicam Longitud de onda 325 a 1100 nanómetros CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 30.

(32) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. Ranura espectral ≤ 8 mm Estabilidad ≤ 3 mA/hora Repetibilidad de longitud de onda ± 0.5 nm Exactitud de longitud de onda ± 2.0 nm Existen varios métodos para la determinación de fenoles como son: - Extracción con cloroformo. - Fotométrico directo. - Cromatográfico gas-líquido.. 4.2 METODOS ANALITICOS. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 31.

(33) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. El método que se utilizó fue el Standard, para desarrollarlo se tomaron 100 mL de la solución a evaluar, se agregó 2.5 mL de solución de hidróxido de amonio (NH4OH) de 5 N (normal), se ajustó el valor del pH a 7.9 ± 0.1 con buffer de fosfatos y se adicionó 1.0 mL de 4-aminoantipirina y 1.0 mL de ferrocianuro de potasio (K3Fe(CN)6. Al cabo de 15 minutos se transfirió a una celda de 1cm para posteriormente leer en el espectrofotómetro el valor de la absorbancia a una longitud de onda de 500 nm. Es importante tener en cuenta que al ajustar el pH con buffer, se debe precisar el valor de 7.9, ya que es un parámetro esencial en el desarrollo del proceso. 4.2.1 DESCRIPCION DE LA MATRIZ EXPERIMENTAL Se trabajaron dos clases se oxidantes: -. Peróxido de hidrógeno (H2O2). -. Permanganato de potasio (KMnO4). Los parámetros que se evaluaron el las pruebas desarrollas fueron: -. Valores de pH. -. Concentración de oxidante. -. Dosis de fenol. -. Tiempos de retención HTR. Se empezaron las pruebas utilizando 4 valores de pH que fueron: 2.0, 3.5, 4.5 y 6.0 para cada una de las dosis de oxidantes que fueron de 0.5, 1.0, 1.5 y 2.0 mL de peróxido de hidrógeno (H2O2) por litro de agua sintética. En cuanto las concentraciones de fenol, se trabajaron cantidades de 40 ppm, 100 ppm y 500 ppm. Se preparó la solución madre del contaminante en este caso el Fenol, para hacer los respectivos ensayos. Una solución de 1000 ppm se preparó con 1 gramo de Fenol diluido en un volumen de 1000 mL de agua destilada. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 32.

(34) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. Se comenzó los ensayos con el peróxido de hidrógeno y se siguieron con el permanganato. Fenol. pH= 2.0. pH=3.5. pH=4.5. pH=6.0. 40 ppm. x. x. x. x. 100 ppm. x. x. x. x. x. 500 ppm Tabla No 1. Matriz experimental. En la tabla anterior se muestra un ejemplo de cómo se llevó a cabo el desarrollo de la matriz experimental del proceso; se usó cuatro valores de pH y tres dosis de oxidante para cada una de las concentraciones de fenol que aparecen en la tabla. El proceso se fue optimizando descartando parámetros que no arrojaron los mejores resultados. Una ve z diluidas las concentraciones de fenol en cada uno de los beakers se procedió a ajustar el pH adicionando Acido Sulfúrico (H 2SO4) en solución de 1 ó 2 N (si se trata de bajar el valor) y si se debía subir se adicionó Hidróxido de Sodio (NaOH) en normalidad de 1 ó 2 Una vez ajustado el valor del pH en cada uno de los beakers incluyendo el del blanco se le agregó la dosis de oxidante y se agitó durante 60 minutos en el equipo de Jarras, en el transcurso de este tiempo se introdujo una sonda para medir el Potencial de Oxido-reducción (ORP), e xpresado en milivoltios (mv), en tiempos de 1, 3, 5, 7, 10, 15, 20, 30 y 60 minutos. Al cabo de dicho tiempo se procedió a realizar el Método Standard de Fenol. para saber que cantidad de fenol fue removida durante el proceso de. oxidación; al blanco se le adicionó la dosis de oxidante más alta. Para preparar 1 litro de solución amortiguadora de fosfatos o el buffer de fosfatos se utilizaron los siguientes compuestos:. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 33.

(35) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. -. 8.5 gr de Fosfato de Potasio Monobásico (KH2PO4). -. 21.5 gr de Fosfato Dibásico de Potasio Anhidro (K2HPO4). -. 33.4 gr de Fosfato Dibásico de Sodio (Na2HPO4 7H2O). -. 1.7 gr de Cloruro de Amonio (NH4Cl). Estos compuestos se diluyeron en 500 mL. y se adicionaron a 500 mL de agua. destilada para obtener un litro de solución de buffer de Fosfatos. Para el fenol es muy importante el ajuste del pH a 7.9.. 5. RESULTADOS EXPERIMENTALES 5.1 PEROXIDO DE HIDROGENO (H2 O2) 5.1.1 40 PPM FENOL CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 34.

(36) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. → 0.028 g H2 O2 / g Fenol 2 70. Valore s de ORP (mv). 2 50 2 30 2 10 1 90 1 70 1 50 0. 5. 10 pH=2,0. 15 Tiempo (min) pH=3 ,48. 20 pH=4,7 4. 25. 30. 35. pH=6 ,15. Gráfica No 1. ORP vs Tiempo para 0.028 g H2O2 /g Fenol. Concentra ción final de Fenol (Cf/Ci). 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 2. 3,48. 4,74. 6,1 5. valores de pH Gráfica No 2. Concentración de Fenol para 0.028 g H2O2/ g Fenol.. → 0.056 g H2 O2 / g Fenol. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 35.

(37) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. Valores de ORP (mv). 4 00. 3 50. 3 00. 2 50. 2 00. 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. Tiempo (min) pH=2.22. pH=3,51. pH=4,56. pH=6,04. Concentración final de Fenol (Cf/Ci). Gráfica No 3. ORP vs Tiempo para 0.056 g H2O2/ g Fenol. 1. 0,8. 0,6. 0,4. 0,2. 0 Ci. 2,22. 3 ,51. 4 ,74. 6,15. Valore s de pH Gráfica No 4. Concentración de Fenol para 0.056 g H2O2/g fenol. → 0.084 g H2 O2 / g Fenol. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 36.

(38) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 260. Valores de ORP (mv). 240 220 200 180 160 140 120 100 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. Tie mpo (min) pH= 2. 07. pH=3.5 7. pH=4.44. pH=6 .25. Gráfica No 5. ORP vs Tiempo para 0.084 g H2O2/g fenol. Concentración final de Fenol (Cf/Ci). 1,2. 1 0,8. 0,6 0,4. 0,2. 0 Ci. 2,0 7. 3,57. 4 ,44. 6,25. Valore s de pH Gráfica No 6. Concentración final de Fenol para 0.084 g H2O2/g Fenol. → 0.112 g H2O 2/ g Fenol. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 37.

(39) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 32 0. Valores de ORP (mv). 31 0 30 0 29 0 28 0 27 0 26 0 25 0 24 0 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. Tiempo (min) pH=2,12. pH=3,44. pH=4,41. pH=5,98. Gráfica No 7. ORP vs Tiempo para 0.112 g H2O2/g Fenol. Concentración final de Fenol (Cf/Ci). 1 0 ,9 0 ,8 0 ,7 0 ,6 0 ,5 0 ,4 0 ,3 0 ,2 0 ,1 0 Ci. 2,12. 3,44. 4,41. 5,98. Valore s de pH Gráfica No 8. Concentración final de Fenol para 0.112 g H2O2/g Fenol. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 38.

(40) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. En las gráficas 1,3, 5 y 7 se observa el comportamiento del potencial de oxido reducción (ORP) con respecto al tiempo, registrando valores entre 147 y 368.2 mv, la reacción de oxidación ocurre durante los primeros 10 minutos independientemente del valor del pH y de las relaciones oxidante/contaminante. El rango de pH en donde se llevó a cabo un mayor porcentaje de oxidación está entre 2 y 3.48, mientras que para un pH de 6.15 se observaron remociones muy bajas. (Ver gráficas 2, 4,6 y 8). Las dosis de 0.056 g H2O2 / g fenol con un pH de 2 demostró tener una remoción de contaminante del 53%, siendo esta la más efectiva. En las gráficas 9, 12, 15 y 18, se muestra el comportamiento de los deltas de ORP para un mismo valor de pH y diferentes relaciones peróxido/fenol, además se corrobora que el tiempo de reacción de la oxidación ocurre durante los primeros 10 minutos. Los mayores valores de los deltas de ORP se dieron para 0.056 g H2O2/ g fenol en rangos de pH entre 2 y 6; y la concentración de 0.084 g H2O2/ g fenol arrojó los menores valores de los deltas de ORP. Los mayores valores de ORP se dieron para una concentración de 0.056 g H 2O2/ g fenol a diferentes tiempos como se puede observar en las gráficas 10, 13, 16 y 19. La mayor remoción de fenol alcanzada para una concentración de 0.056 g H 2O2/ g fenol ocurrió en un rango de pH entre 2.0 y 3.5, mientras que para un pH de 6.0, la remoción fue muy baja. (Ver gráficas 11, 14, 17 y 20).. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 39.

(41) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. DELTA DE ORP PARA UN MISMO pH CON DIFERENTES DOSIS DE PEROXIDO ( H2 O2 ) → pH= 2.0 70. Delta de ORP (mv). 50 30. 10 -10 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. -30. -50. Tiempo (min) 0.02 8 gr H2 O2 /gr F enol 0.08 4 gr H2 O2 /gr F enol. 0.056 gr H 2O2/g r Fen ol 0.112 gr H 2O2/g r Fen ol. Gráfica No 9. Delta de ORP vs tiempo para pH=2.0. Valores de ORP (mv). 350. 300. 250. 200. 150 0. 0,028. 0,056. 0,084. 0,112. (gr H2O2/ gr Fe nol) 1 min 10 min. 3 min 15 min. 5 min 20 min. 7 min 30 min. Gráfica No 10. ORP vs Dosis de oxidante para pH=2.0 CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 40.

(42) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 1. Concentración final de Fenol (Cf/Ci). 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 0,0 28. 0,05 6. 0 ,084. 0,112. g H2 O 2 / g Fenol. Gráfica No 11. Concentración final de fenol para pH=2.0. → pH =3.5. 50. 40. Delta de ORP (m v). 30. 20. 10. 0 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. -10. -20. Tiempo (min) 0.028 gr H2o2/gr Fenol 0.084 gr H2O2/gr Fenol. 0.056 gr H2O2/gr Fenol 0.112 gr H2O2/gr Fenol. Gráfica No 12. Delta de ORP vs Tiempo para pH=3.5 CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 41.

(43) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. Valores de ORP (mv). 35 0. 30 0. 25 0. 20 0. 15 0 0. 0,028. 0,056. 0,084. 0,112. g H2O2/g Fenol 1 min 10 min. 3 min 15 min. 5 min 20 min. 7 min 3 0 min. Gráfica No 13. ORP vs Dosis oxidante para pH=3.5. 1. Concentración final de Fenol (Cf/Ci). 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 0,028. 0,056. 0,084. 0,112. g H2O2/g Fenol Gráfica No 14. Concentración final de Fenol para pH=3.5 CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 42.

(44) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. → pH= 4.5. 45 40 35. Delta de ORP (mv). 30 25 20 15 10 5 0 -5. 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. -10. Tiempo (min) 0.028 gr H2o2/gr Fenol 0.084 gr H2O2/gr Fenol. 0.056 gr H2O2/gr Fenol 0.112 gr H2O2/gr Fenol. Gráfica No 15. Delta de ORP vs Tiempo para pH=4.5. 40 0. Valores de ORP (mv). 35 0. 30 0. 25 0. 20 0. 15 0 0. 0,028 1 min 10 min. 0,056 g H2O2/g Fenol 3 min 15 min. 5 min 20 min. 0,084. 0,112. 7 min 3 0 min. Gráfica No 16. ORP vs Dosis de Oxidante para pH=4.5 CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 43.

(45) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 1. Concentración final de Fenol (Cf/Ci). 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 0,028. 0,056. 0,084. 0,112. g H2O2/ g Fenol Gráfica No 17. Concentración final de Fenol para pH=4.5. → pH= 6.0 80 70. Delta de ORP (mv). 60 50 40 30 20 10 0 -10. 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. Tiempo (min ) 0.028 gr H2O2/ gr Fenol 0.084 gr H2O2/ gr Fenol. 0.056 gr H2O2/ gr Fenol 0.112 gr H2O2/ gr Fenol. Gráfica No 18. Delta de ORP vs Tiempo para pH=6.0 CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 44.

(46) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 4 00. Valores de ORP (mv). 3 00. 2 00. 1 00. 0 0. 0,0 28. 0 ,056. g H2O2/ g Fenol 1 min 10 min. 3 min 15 min. 5 min 20 min. 0,0 84. 0 ,112. 7 min 30 min. Gráfica No 19. ORP vs Dosis de oxidante para pH=6.0. Concentración fina de Fenol (Cf/Ci). 1. 0,8. 0,6. 0,4. 0,2. 0 Ci. 0,028. 0,056. 0,084. 0,112. g H2O2/ g Fenol Gráfica No 20. Concentración final de Fenol para pH=6.0 CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 45.

(47) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 5.1.2 100 PPM FENOL → 1.12 g H2O 2/ g Fe nol 50 0. Valores de ORP (mv). 45 0. 40 0. 35 0. 30 0. 25 0 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. Tiempo (min) p H= 2,0. pH =3,5. pH =4,5. Gráfica No 21. ORP vs Tiempo para 1.12 g H2O2/ g Fenol con diferentes valores de pH. Concentrac ión final deFe nol (Cf/Ci). 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 2. 3,5. 4,5. Valores de pH. Gráfica No 22. Concentración final de Fenol para 1.12 g H2O2/ g Fenol con diferentes valores de pH CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 46.

(48) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. → 2.25 g H2O 2/ g Fenol 5 00. Valores de ORP (mv). 4 50. 4 00. 3 50. 3 00 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. Tiempo (min) pH=2,0. pH=3,5. pH=4,5. Gráfica No 23. ORP vs Tiempo para 2.25 g H2O2 / g Fenol con diferentes valores de pH.. Concentración final de Fe nol (Cf/Ci). 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 2. 3,5. 4,5. Valores de pH. Gráfica No 24. Concentración final de Fenol para para 2.25 g H2O2 / g Fenol con diferentes pH. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 47.

(49) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. → 4.51 g H2O 2/ g Fenol. Valores de ORP (mv). 500. 450. 400. 350. 300 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. Tiempo (min) p H= 2,0. pH =3,5. pH =4,5. Gráfica No 25. ORP vs Tiempo para 4.51 g H2O2/ g Fenol para diferentes valores de pH. Concentración final de Fenol (Cf/Ci). 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 2. 3,5. 4,5. Valores de pH. Gráfica No 26. Concentración final de Fenol para 4.51 g H2O2/ g Fenol para diferentes valores de pH. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 48.

(50) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. → 6.77 g H2 O2/ g Fe nol. Valores de ORP (mv). 500. 450. 400. 350. 300 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. Tiempo (min) pH =2,0. pH =3,5. p H= 4,5. Gráfica No 27. ORP vs Tiempo para 6.77 g H2O2/ g Fenol para diferentes valores de pH.. 1. Concentración final de Fenol (Cf/Ci). 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 2. 3,5. 4,5. Valores de pH. Gráfica No 28. Concentración final de Fenol para 6.77 g H2O2/ g Fenol para diferentes valores de pH. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 49.

(51) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. Los valores máximos de ORP se dieron a un pH de 2.0 en todas las diferentes relaciones peróxido/fenol, estando estos en un rango entre 315.3 y 469.1 mv. (Ver gráficas 21, 23, 25 y 27). El pH para el cual se dio la mayor remoción de fenol fue de 4.5 con una concentración final de fenol del 34%. La relación más efectiva fue de 6.77 g H2O 2/ g fenol obteniendo una remoción de contaminante del 86% a un pH de 4.5. (Ver gráficas 22, 24, 26 y 28). Los valores más altos de los deltas de ORP se dieron para 1.12 g H 2O2/ g fenol en rango de pH entre 2 y 4.5, mientras que los valores más bajos se dieron para 6.77 g H2O2/ g fenol. (Ver gráficas 29, 32 y 35). Los mayores valores de ORP dieron para 6.77 g H 2O2/ g fenol, teniendo en cuenta las gráficas de valores de ORP vs dosis de oxidante. (Ver gráficas 30, 33 y 36). En cuanto a la remoción de fenol, la máxima se dio para un pH de 3.5 y 4.5 con dosis de 6.77 g H2O2/ g fenol y 2.25 g H2O 2/ g fenol respectivamente. (Ver gráficas 31, 34 y 37).. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 50.

(52) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. DELTA DE ORP PARA UN MISMO pH CON DIFERENTES DOSIS DE OXIDANTE PEROXIDO ( H2O 2) → pH= 2.0 80. Delta de ORP (m v). 70 60 50 40 30 20 10 0 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. Tiem po (m in) 1. 12 gr H2 O2 / gr Fenol 4.51 gr H2O2/ gr Fenol. 2.25 gr H2 O2 / gr Fenol 6.77 gr H2 O2 / gr Fenol. Gráfica No 29. Delta de ORP vs Tiempo para pH=2.0 con diferentes dosis de oxidante. 490 470. Va lores de ORP (mv). 450 430 410 390 370 350 0. 1,12. 2,24. 3,36. 4,48. 5,6. 6,72. g H2 O2 / g fenol 1 min 10 min. 3 min 15 min. 5 min 20 min. 7 min 30 min. Gráfica No 30 ORP vs Dosis de oxidante para pH=2.0 CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 51.

(53) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 1 0,9. Co ncentració n final d e F eno l (Cf/Ci). 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 1,12. 2,25. 4,51. 6,77. g H2 O2 / g Fe nol. Gráfica No 31. Concentración final de Fenol para pH=2.0 y diferentes dosis de oxidante.. → pH = 3.5 75 65. Delta de ORP (mv). 55 45 35 25 15 5 -5 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. Tiempo (min) 1.12 gr H2O2/ gr Fenol 4.51 gr H2O2/ gr Fenol. 2.25 gr H2O2/ gr Fenol 6.77 gr H2O2/ gr Fenol. Gráfica No 32. Delta de ORP vs Tiempo para pH=3.5 con diferentes dosis de oxidante. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 52.

(54) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 450. Valores d e OR P (mv). 425. 400. 375. 350. 325. 300 0. 1,12. 2,24. 3,36. 4,48. 5,6. 6,72. g H2 O 2 / g Feno l 1 min 10 min. 3 min 15 min. 5 min 20 min. 7 min 30 min. Gráfica No 33. ORP vs Dosis de oxidante para pH=3.5.. 1. Co ncen tra ción final de Feno l (C f/C i). 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 1,12. 2,25. 4,51. 6,77. g H2 O 2 / g Feno l. Gráfica No 34. Concentración final de Fenol para pH=3.5 con diferentes dosis de oxidante.. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 53.

(55) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. → pH = 4.5 50. Delta de ORP (mv). 40 30 20 10 0 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. -10 Tiempo (min) 1.12 gr H2O2/ gr Fenol 4.51 gr H2O2/ gr Fenol. 2.25 gr H2O2/ gr Fenol 6.77 gr H2O2/ gr Fenol. Gráfica No 35. Delta de ORP vs Tiempo para pH= 4.5 con diferentes dosis de oxidante.. 450. Valores de OR P (m v). 425 400 375 350 325 300 0. 1,12. 2,24. 3,36. 4,48. 5,6. 6,72. g H2 O 2 / g Feno l 1 min 10 min. 3 min 15 min. 5 min 20 min. 7 min 30 min. Gráfica No 36. ORP vs Dosis de oxidante para pH=4.5 CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 54.

(56) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 1. Concentración final de Fenol (Cf/Ci). 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 1,12. 2,25. 4 ,51. 6,77. g H2 O2 / g Fen ol. Gráfica No 37 Concentración final de Fenol para pH= 4.5 con diferentes dosis de oxidante.. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 55.

(57) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 5.1.3 500 PPM FENOL → 0.45 g H2O 2/ g Fenol 460. Valores de ORP (mv). 450 440 430 420 410 400 390 380 0. 5. 10. 15. 20. Tiempo (min). pH=3.51. 25. 30. 35. pH= 4.37. Gráfica No 38. ORP vs Tiempo para 0.45 g H2O2 / g Fenol para diferentes valores de pH.. 1 Concentración final de Fenol (Cf/Ci). 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 3,51. Valores de pH. 4,37. Gráfica No 39. Concentración final de Fenol para 0.45 g H2O2 / g Fenol con diferentes valores de pH. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 56.

(58) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. → 0.90 g H2 O2 / g Fenol 470 465 Valores de ORP (mv). 460 455 450 445 440 435 430 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. T iemp o (min). pH= 3.51. pH= 4.37. Gráfica No 40. ORP vs Tiempo para 0.90 g H2O2 / g Fenol con diferentes valores de pH.. 1. C onc entració n fin al de Fen ol (C F/Ci). 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 3,51. 4,37. va lores de p H. Gráfica No 41. Concentración final de Fenol para 0.90 g H2O2 / g Fenol con diferentes valores de pH. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 57.

(59) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. → 1.35 g H2O 2/ g Fe nol. 480. Valores de ORP (mv). 475 470 465 460 455 450 445 0. 5. 10. 15 20 Tiempo (min) pH= 3.51. 25. 30. 35. pH= 4.37. Gráfica No 42. ORP vs Tiempo para 1.35 g H2O2 / g Fenol con diferentes valores de pH.. 1. C once ntración fina l de Fen ol (C f/C i). 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 3,51. 4,37. Valo re s de pH. Gráfica No 43. Concentración final de Fenol para 1.35 g H2O2 / g Fenol con diferentes valores de pH CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 58.

(60) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. Los rangos de ORP se encuentran entre 382.0 y 476.0 mv para los dos valores de pH analizados. El pH de 4.37 alcanza los mayores valores de ORP; además se vuelve a comprobar que la reacción de oxidación ocurre dentro de los primeros 10 minutos del proceso. (Ver gráficas 38, 40 y 42). El pH de 4.37 para una dosis de 0.45 g H 2O2/ g fenol alcanzó la mayor remoción de contaminante con un porcentaje de más del 95%. (Ver gráficas 39 y 44). Para una relación de 1.35 g H2O2/ g fenol, resulto ser más eficiente el pH de 3.51 alcanzando una remoción del 98%. ( Ver gráficas 43 y 46). Los mayores valores de los deltas de ORP se dieron para dosis de 0.45 g H2O2/ g fenol entre rangos de pH de 3.51 y 4.37, demostrándose también que los tiempos de oxidación siguen siendo durante los primeros 10 minutos del proceso. (Ver gráficas 44 y 47). Analizando las gráficas de valores de ORP vs dosis de oxidante se observa que los máximos valores de ORP se dan para dosis de 1.35 g H2O2 / g fenol. (Ver gráficas 45 y 48).. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 59.

(61) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. DELTA DE ORP PARA UN MISMO pH CON DIFERENTES DOSIS DE PEROXIDO (H2O 2) → pH= 3.51 30. Delta de ORP (mv). 25 20 15 10 5 0 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. Tiempo (min) 0.45 gr H2O2/ gr Fenol. 0.90 gr H2O2/ gr Fenol. 1.35 gr H2O2/ gr Fenol. Gráfica No 44. Delta de ORP vs tiempo para pH=3.51 con diferentes dosis de oxidante.. 470. valores de ORP (mv). 460 450 440 430 420 410 400 0. 0,45. 0,9. 1,35. g H2 O2 / g Fen ol. 1 min 10 min. 3 min 15 min. 5 min 20 min. 7 min 30 min. Gráfica No 45. ORP vs Dosis de oxidante para pH=3.51. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 60.

(62) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 1. Co ncentración final d eFenol (Cf/Ci). 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 0,45. 0,9 g. H2 O2 /. 1,35. g fe nol. Gráfica No 46. Concentración final de Fenol para pH=3.51 con diferentes dosis de oxidante.. → pH = 4.37. 70. Delta d e ORP (mv). 60 50 40 30 20 10 0 0. 5. 10 0.45 gr H2O2/ gr Fenol. 15. T iemp o (min). 20. 0.90 gr H2O2/ gr Fenol. 25. 30. 35. 1.35 gr H2O2/ gr Fenol. Gráfica No 47. Delta de ORP vs Tiempo para pH=4.37 con diferentes dosis de oxidante.. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 61.

(63) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 500. Valores de ORP (mv). 450. 400. 350. 300 0. 0,45. 0,9. 1,35. g H2O2/ g Feno l 1 min 10 min. 3 min 15 min. 5 min 20 min. 7 min 30 min. Gráfica No 48. ORP vs Dosis de oxidante para pH=4.37.. 1. Concentra ción fina l de Fenol (Cf/Ci). 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 0,45. 0,9. 1,35. g H2 O2 / g Fenol. Gráfica No 49. Concentración final de Fenol para pH=4.37 con diferentes dosis de oxidante. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 62.

(64) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 5.2 PERMANGANATO DE POTASIO (KMnO 4) 5.2.1 40 PPM FENOL → 7.0 g KMnO 4/ g Fenol 5 00. Valores de ORP (mv). 4 50. 4 00. 3 50. 3 00. 2 50 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. Tiempo (min) pH= 5,08. pH=7,00. pH=10,05. Gráfica No 50. ORP vs Tiempo para 7.0 g KMnO4/ g Fenol para diferentes valores de pH.. Concentración final de Fenol (Cf/Ci). 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 5,08. 7. 10,05. Valores de pH. Gráfica No 51. Concentración final de fenol para 7.0 g KMnO4/ g Fenol con diferentes valores de pH.. → 15.7 g KMnO4 / g Fenol. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 63.

(65) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. Valores de ORP (mv). 550. 500. 450. 400. 350 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. Tiempo (min) p H=5,08. p H=7,00. Gráfica No 52. ORP vs Tiempo para 15.7 g KMnO4/ g Fenol con diferentes valores de pH.. Concentración final de Fenol (Cf/Ci). 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 5,08. 7. 10,05. Valores de pH. Gráfica No 53. Concentración final de Fenol para 15.7 g KMnO4/ g Fenol con diferentes valores de pH. → 20 g KMnO4 / g Fenol. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 64.

(66) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 60 0. Valores de ORP (mv). 55 0. 50 0. 45 0. 40 0. 35 0 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. Tiempo (min) pH=5,08. p H=7,0. pH=10,05. Gráfica 54. ORP vs Tiempo para 20 g KMnO4/ g Fenol con diferentes valores de pH.. Conc entración final de Fenol (Cf/Ci). 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 5,08. 7. 10,05. Valores de pH. Gráfica No 55. Concentración final de Fenol para 20 g KMnO4/ g Fenol con diferentes valores de pH.. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 65.

(67) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. Los rangos de ORP se dieron entre 320 y 475 mv, para valores de pH entre 50.08 y 10.05. (Ver gráficas 50, 52 y 54). El pH de 7 resultó ser el más eficiente para remover el contamínate con un porcentaje del 85%. (Ver gráficas 51, 53 y 55). Analizando las gráficas de concentración final de fenol vs dosis de KMnO4/fenol, los valores de pH de 7.0 y 10.05 fueron los más efectivos para las tres dosis trabajadas ya que lograron una remoción del 85% del contaminante. (Ver gráficas 58, 61 y 64). Para la relación ORP vs dosis de oxidante el máximo valor alcanzado se logró con 20 g KMnO4 / g fenol con rangos de pH entre 5.08 y 10.05. (Ver gráficas 57, 60 y 63 ).. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 66.

(68) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. DELTA DE ORP PARA UN MISMO pH CON DIFERENTES DOSIS DE PERMANGANATO DE POTASIO (KMnO4) → pH=5.08 85 75. Delta de ORP (mv ). 65 55 45 35 25 15 5 -5 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. -15. Tiempo (min) pH=5,08. pH=7,00. pH=10,05. Gráfica No 56. Delta de ORP vs tiempo para pH= 5.08 con diferentes dosis de oxidante. 600. Valores de ORP (mv). 550. 500. 450. 400. 350 0. 7. 1 min 10 min. g KMnO4 / g Fenol. 3 min 15 min. 14. 5 min 20 min. 21. 7 min 30 min. Gráfica No 57. ORP vs tiempo para pH= 5.08 con diferentes dosis de oxidante.. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 67.

(69) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 1. Co ncentració n fin al de feno l (Cf/Ci). 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 7. 15,7. 20. g KMn O4 / g Fe nol. Gráfica No 58. Concentración final de Fenol para pH=5.08 con diferentes dosis de oxidante.. → pH=7.00. 90 80. Delta de ORP (mv). 70 60 50 40 30 20 10 0 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. Tiempo (min) 7 g r KMnO4/ g r Fen ol. 15 .7 g r KMnO4/ g r Fen ol. 20 gr KMnO4/ gr Fenol. Gráfica No 59. Delta de ORP vs Tiempo para pH= 7.0 con diferentes dosis de oxidante. CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 68.

(70) EVALUACION PRELIMINAR DE LA OXIDACION AVANZADA DE COMPUESTOS FENOLICOS MIC 2005 I-22. 550. Valore s de ORP (m v). 500. 450. 400. 350 0. 7. 14. 21. g KMnO4 / g Fenol 1 min 10 min. 3 min 15 min. 5 min 20 min. 7 min 30 min. Gráfica No 60. ORP vs Dosis de oxidante para pH= 7.0 .. 1. Conc entración final de Fe nol (Cf/Ci). 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ci. 7. 15,7. 20. g KMnO4 / g Fenol. Gráfica No 61. ORP vs Dosis de oxidante para pH= 7.0 . CLAUDIA PATRICIA HERNANDEZ MORENO. 69.