Intensificación del proceso Fenton usando nanopartículas magnéticas soportadas

img-fentomImportancia – En muchas corrientes residuales industriales provenientes de refinerías de petróleo, o de la producción de fármacos, solventes, pinturas y tintas, polímeros, agroquímicos, etc., se producen volúmenes significativos (varios metros cúbicos por hora) de corrientes residuales contaminadas con compuestos orgánicos persistentes como fenoles, bencenos, xilenos, colorantes azos y aromáticos similares. Las concentraciones de Demanda Química de Oxígeno (DQO) de estas corrientes tienen valores que van desde 1000 ppm hasta 40000 ppm, con presencia de compuestos muy refractarios a la degradación biológica. La combinación de un elevado caudal y la naturaleza refractaria a la biodegradación de muchos compuestos aromáticos demanda una gran capacidad volumétrica en la planta de tratamiento de aguas residuales para proporcionar elevados tiempos de residencia.

Problemática – El Proceso Fenton (convencional) oxidación avanzada tienen un gran potencial en la destrucción de contaminantes orgánicos persistentes. Sin embargo, los principales obstáculos a su utilización industrial son los elevados costos de operación, la necesaria separación/reuso de hierro en la corriente tratada y la dificultad de integración con los procesos de degradación biológica por las diferencias sustantivas en los tiempos de residencia. Los altos costos se deben principalmente a la baja eficiencia en el consumo de peróxido y a los elevados tiempos de residencia requeridos para alcanzar una elevada mineralización a costos razonables. A menudo se requieren consumos de peróxido que exceden en un orden de magnitud los consumos estequiométricos para lograr una destrucción significativa de la carga orgánica con tiempos de reacción reducidos. Por otra parte, la necesidad de eliminar el hierro residual en la corriente tratada demanda costosas y complejas operaciones de precipitación que implican cambios importantes de pH.

Objetivo – El plan de beca se focaliza en el diseño y la operación óptima de un proceso Fenton intensificado donde se combinan adsorción, concentración del contaminante por separación magnética y oxidación avanzada con el reactivo de Fenton en fase heterogénea. El proceso intensificado a desarrollar contempla aportes sustanciales a una innovación paradigmática en las plantas de tratamiento de efluentes refractarios y se sustenta en dos fuerzas impulsoras de gran importancia económica: i) reducción drástica de las caudales volumétricos que son tratados, ii) reuso significativo (>99%) de las aguas de proceso. Se aspira a lograr una reducción de al menos dos órdenes de magnitud del caudal volumétrico de la corriente residual que se somete a oxidación química y posterior biodegradación. Para la intensificación se evaluarán distintos materiales de soporte para las nanopartículas magnéticas incluyendo carbón activado, grafeno y nanotubos de carbono.  Las actividades planificadas incluyen experimentación exhaustiva a escala piloto, desarrollo/ajuste de modelos del proceso y evaluación experimental de la distintas alternativas de preparación de las nanopartículas soportadas  en efluentes reales de refinerías y plantas de teñido de ropa. En el estudio experimental del proceso intensificado, el punto focal del plan de beca será abordar el problema de optimización holística de las distintas operaciones involucradas.

Contacto: Dr. Ernesto C. Martínez (ra.vo1571599654g.tec1571599654inoc-1571599654efatn1571599654as@ra1571599654gnIsa1571599654ceb1571599654)