Peroxide promoted catalytic wet air oxidation of phenolic aqueous solutions using activated carbon as catalyst
- Autores: Alicia Rubalcaba Mauri
- Directores de la Tesis: Azael Fabregat Llangostera (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Rovira i Virgili ( España ) en 2008
- Idioma: inglés
- ISBN: 978-84-691-0372-2
- Depósito Legal: T.2190-2007
- Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco Javier Lafuente Sancho (presid.), Josep Font Capafons (secret.), M. Quinta Ferreira Rosa (voc.), Fernando Martínez Castillejo (voc.), María José Martín Sánchez (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
La creixent complexitat dels efluents residuals així com la manifesta oposició pública cap a determinades tècniques convencionals per a la gestió de residus, com és la incineració, ha accelerat el desenvolupament de tractaments econòmics i respectuosos amb el medi ambient. Hi ha pocs dubtes sobre que els processos de degradació biològica continuïn sent els més utilitzats pel tractament daigües residuals. Malgrat això, quan els processos biològics sapliquen al tractament defluents industrials, no sempre arriben a nivells de depuració satisfactoris, ja que moltes substàncies orgàniques produïdes per les indústries químiques són inhibidores, tòxiques o resistents a loxidació biològica. LOxidació Humida Catalítica (CWAO, de langlès Catalytic Wet Air Oxidation) és una de les tecnologies més prometedores per al tractament daigües que continguin una alta càrrega orgànica o amb presència de contaminants biotòxics. A més a més, el procés CWAO ha demostrat recentment la seva eficàcia com a pretractament químic, produint efluents que poden ser tractats posteriorment mitjançant un sistema biològic. Una opció per suavitzar les condicions doperació de la CWAO o per al tractament de contaminants resistents a aquest procés és afegir petites quantitats dun oxidant més potent que laire, com ara el peròxid dhidrogen. Aquest procés sanomena Oxidació Humida Catalítica Promoguda amb Peròxid dHidrogen (PP-CWAO, de langlès Peroxide Promoted Catalytic Wet Air Oxidation). Per a lestudi daquest procés recentment desenvolupat, lactivitat i lestabilitat del carbó actiu (AC) shan provat a la PP-CWAO de solucions aquoses de fenol. Aquest compost sha elegit com a model degut a que els residus fenòlics són uns dels contaminants més habituals als efluents de les indústries químiques, que a més es caracteritzen per una elevada toxicitat i una escassa biodegradabilitat. A aquesta tesi, les solucions fenòliques shan tractat en un reactor de llit fix de goteig a condicions de pressió i temperatura mitjanes (<15 bar, <150 ºC), amb aire com a principal agent oxidant i peròxid dhidrogen com a promotor de la oxidació. En primer lloc, sha estudiat lefecte sinèrgic o promotor de lH2O2 per a facilitat la reacció doxidació del fenol sobre AC. A continuació, el procés PP-CWAO sha aplicat al tractament daltres compostos fenòlics a unes condicions doperació seleccionades. Finalment, shan preparat uns catalitzadors de ferro suportat sobre AC i shan aplicat a la oxidació de fenol. Els resultats daquest estudi shan avaluat en funció de la reducció de la càrrega orgànica i laugment de la biodegradabilitat de les solucions tractades. Es pot concloure que el procés PP-CWAO podria ser inclòs entre els pretractaments químics aplicables a aigües residuals tòxiques o concentrades, que, un cop optimitzat, produiria efluents innocus per un posterior tractament biològic.
Summary Thesis Alícia Rubalcaba The increasing complexity of wastewater streams as well as the unfavourable public opinion about some conventional waste management techniques, e.g. incineration, is forcing the development of cost-competitive and environmentally acceptable waste treatments. There is little doubt that biological processes will continue to be employed as a baseline treatment processes for most wastewater. However, when biological processes are applied to treatment of industrial effluents, they do not always give satisfactory results, sine many organic substances produced by the chemical and related industries are inhibitory, toxic and/or resistant to biological oxidation. The Catalytic Wet Air Oxidation (CWAO) process is one of the most promising technologies for the remediation of concentrated and/or biotoxic water pollutants, when a stable and active catalyst can be provided. In addition, CWAO has recently proved to be effective as chemical pre-treatment that could give effluents suitable for a subsequent biological end treatment. An alternative to lower CWAO operation conditions or to treat some refractory compounds is to supply little amount of a stronger oxidant such as hydrogen peroxide in a process referred as to Peroxide Promoted Catalytic Wet Air Oxidation (PP-CWAO). To study the potentialities of this newly developed oxidation process, the catalytic activity and stability of activated carbon (AC) was tested in the PP-CWAO of phenolic aqueous solutions. Phenol was chosen as model compound because of phenolic wastes are one of the most prevalent forms of chemical pollutants, characterised by a high toxicity and a poor biodegradability. In this work, phenolic water was treated in a trickle bed reactor (TBR) at mild pressure and temperature conditions (<15 bar, <150 ºC), using air as main oxidant agent and hydrogen peroxide merely being a promoter. First, the synergistic or promoting ability of H2O2 to facilitate the oxidation reaction of phenol over AC was analysed. Secondly, some selected conditions were tested for the oxidation of other phenolic compounds such as o-cresol and p-nitrophenol. Finally, iron containing AC catalysts were prepared and applied to the oxidation of phenol. Results were evaluated in terms or organic load removal and biodegradability improvement. It can be concluded that this newly developed process could be included among chemical pre-treatments for toxic and concentrated wastewater that, once optimised, could lead to innocuous effluents for a subsequent biological process.
