Tratamientos combinados mediante carbón activado y ozono para reducir la presencia de atrazina, simazina, carbamazepina y diclofenaco en medio acuoso
- Autores: Alejandro Aldeguer Esquerdo
- Directores de la Tesis: Irene Sentana Gadea (dir. tes.), Pedro José Varó Galvañ (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat d'Alacant / Universidad de Alicante ( España ) en 2022
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Raúl Moral Herrero (presid.), Arturo Trapote Jaume (secret.), María Dolores Pérez Murcia (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Agua y Desarrollo Sostenible por la Universidad de Alicante
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: RUA
- Resumen
- español
En este estudio, se investigó la reducción de los contaminantes orgánicos emergentes atrazina, simazina, carbamazepina y diclofenaco presentes en el agua, mediante adsorción, oxidación y una combinación de ambos tratamientos por fases.
Los ensayos de adsorción se realizaron mediante el método ASTM D3860–98 con dos tipos de carbón activado: carbón activado en polvo y carbón activado granular. Para los ensayos de oxidación, se utilizó el proceso de oxidación por ozono. Por último, en los ensayos combinados, se aplicó primero el tratamiento de adsorción seguido de la oxidación y luego se invirtió el orden.
Se estudió el porcentaje de reducción de los contaminantes para cada tratamiento a distintos tiempos de contacto. Los ensayos se realizaron a tres concentraciones iniciales diferentes de cada contaminante y se estudió la variación de la dosis de carbono y ozono.
Los resultados obtenidos a la concentración inicial más baja para cada contaminante, 0.7 mg L-1, mostraron que, en los ensayos de adsorción con carbón activado en polvo, para una dosis de 16 mg L-1, y tiempos de contacto de 1, 24 y 48 horas, se obtuvieron reducciones porcentuales del contaminante atrazina del 81, 92 y 94%, para la simazina del 64, 80 y 87%, la carbamazepina del 53, 95 y 99% y el diclofenaco del 92, 98 y 99% respectivamente. En los ensayos de adsorción con carbón activado granular, manteniendo la misma concentración de contaminante y dosis de carbón activado, el porcentaje de reducción de todos los contaminantes en la primera hora fue inferior del 10%, pero el porcentaje se elevó al 25 y 34% en la atrazina tras 24 y 48 horas de tiempo de contacto, en el resto de contaminantes fue del 21 y 32% para la simazina, 24 y 37% para la carbamazepina y 27 y 40% en el estudio con diclofenaco, respectivamente. Para los ensayos de oxidación con ozono, manteniendo la misma concentración inicial de contaminante, cuando se aplicó ozono a una dosis de 19.7 mg L-1 para los pesticidas y 0.224 mg L-1 para los fármacos, y con un tiempo de reacción de 4 minutos, se obtuvo una reducción de: atrazina del 93%, simazina del 82%, carbamazepina del 98% y diclofenaco del 78%, pero se produjeron subproductos por la oxidación.
Por último, en los ensayos combinados, con la misma concentración inicial de contaminante y las mismas dosis de carbón activado y ozono indicadas anteriormente, cuando el tratamiento combinado empezaba con carbón activado en polvo seguido de ozono, el tiempo de contacto requerido para alcanzar una reducción superior al 90% fue inferior a 1 hora en todos los contaminantes estudiados. Mientras que, cuando el tratamiento iniciaba con carbón activado granular el tiempo de contacto fue de 3 días.
Cuando se invirtió el orden del tratamiento, iniciando con ozono y seguido de carbón activado en polvo, ocurre de igual manera que en los tratamientos combinados de carbón activado en polvo seguido de ozono, los cuales, requirieron de tiempos de contacto inferiores a 1 hora para alcanzar reducciones superiores al 90% en todos los contaminantes estudiados. Por otro lado, cuando el carbón activado era granular, el tiempo de contacto requerido aumentó a 4 días para todos los contaminantes estudiados.
Por lo tanto, se obtuvieron mejores reducciones frente al tiempo de los contaminantes orgánicos emergentes estudiados, cuando el tratamiento combinado fue con carbón activado en polvo que con carbón activado granular. Siendo más favorable el tratamiento combinado que inicia con ozono y termina con carbón activado en polvo ya que además de reducir el contaminante principal, permitiría reducir los subproductos generados en la oxidación.
- English
In this study, the reduction of the emerging organic contaminants atrazine, simazine, carbamazepine and diclofenac in water was investigated by adsorption, oxidation and a combination of both treatments in phases.
Adsorption tests were performed using AST M D3860–98 with two types of activated carbon: powdered activated carbon and granular activated carbon. For the oxidation tests, ozone oxidation process wasperformed. Finally, in the combined tests, the adsorption treatment was applied first followed by oxidation and then that order was reversed.
Contaminant's reduction percentagewas studied for each treatment at different contact times. The tests were carried out at three different initial concentrations of each contaminant and the variation of the carbon and ozone dose was studied.
The results obtained at the lowest initial concentration for each contaminant, 0.7 mg L-1 , showed that, first in adsorption tests with powdered activated carbon, for a dose of 16 mg L -1 , and contact times of 1, 24 and 48 hours, percentage reductions were obtained for the contaminant atrazine of 81, 92 and 94%, for simazine of 64, 80 and 87%, carbamazepine of 53, 95 and 99% and diclofenac of 92, 98 and 99% respectively.In adsorption tests with granular activated carbon, maintaining the same concentration of contaminant and dose of activated carbon, the percentage of reduction of all contaminants in the first hour was less than 10%, but the percentage increased to 25 and 34% for atrazine after 24 and 48 hours of contact time, for the rest of the contaminants it was 21 and 32% for simazine, 24 and 37% for carbamazepine and 27 and 40% in the study with diclofenac, respectively. During ozone oxidation tests, maintaining the same initial contaminant concentration, when ozone was applied at a dose of 19. 7 mg L-1 for the pesticides and 0.224 mg L-1 for the drugs, and with a reaction time of 4 minutes, a reduction of atrazine by 93%, simazine by 82%, carbamazepine by 98% and diclofenac by 78% was obtained, but oxidation by-products were produced XVI Finally, in the combined tests, with the same initial contaminant concentration and the same doses of activated carbon and ozone as above, when the combined treatment started with powdered activated carbon followed by ozone, the contact time required to achieve a reduction of more than 90% was less than 1 hour for all the contaminants studied. Whereas, when the treatment started with granular activated carbon the contact time was 3 days.
When the order of treatment was reversed, starting with ozone and following by powdered activated carbon, the same occurred as in the combined treatments of powdered activated carbon followed by ozone, which required contact times of less than 1 hour to achieve reductions of more than 90% for all the contaminants studied. On the other hand, when the activated carbon was granular, the required contact time increased to 4 days for all the contaminants studied.
Therefore, better reductions against time were obtained for emerging organic contaminants studied when the combined treatment was performed with powdered activated carbon than with granular activated carbon. The combined treatment that starts with ozone and ends with powdered activated carbon is more favourable because, in addition to reducing the main contaminant, it would also reduce the by-products generated during oxidation.
- español
