Tratamiento de aguas residuales industriales de baja biodegradabilidad mediante un proceso de oxidacion humeda catalitica con peroxido de hidrogeno

Resumen

El objetivo del presente trabajo de investigación ha sido el diseño de un sistema catalítico heterogéneo basado en óxidos metálicos soportados sobre una matriz silícea para su aplicación en un proceso continuo de oxidación húmeda catalítica con peróxido de hidrógeno en un reactor de lecho fijo. Para trabajar en procesos de tratamiento continuos en reactores de lecho fijo se requiere la aglomeración de los catalizadores en polvo. Tras la aglomeración de los catalizadores tipo SBA-15 funcionarizados con especies metálicas de hierro y cobre se obtienen materiales aglomerados de elevada resistencia mecánica y se sigue manteniendo la estructura hexagonal correspondiente a un material SBA-15 con ordenamiento mesoscópico, aunque se aprecia una disminución de la superficie específica y del contenido metálico como consecuencia del efecto de dilución provocado por la adición del aglomerante inorgánico. La siguiente etapa de la investigación está centrada en la aplicación catalítica de estos materiales en procesos de oxidación húmeda con peróxido de hidrógeno en sistemas de lecho fijo, con objeto de conocer las variables más influyentes en la degradación de fenol, y el tipo de catalizador más adecuado para estos procesos. En las mejores condiciones de operación se obtiene una eliminación completa de fenol, una elevada degradación de COT (66 %), y una gran estabilidad de las especies metálicas (12 mg/L de hierro lixiviado en el estado estacionario). Además, se ha puesto de manifiesto el importante papel que juega la presencia del catalizador heterogéneo Fe203/SBA-J 5 en la degradación de la materia orgánica. Los resultados catalíticos han demostrado que el catalizador mesoestructurado sintetizado mediante síntesis directa en presencia del promotor de estructura SBA-15 (Fe203/SBA-15) presentó los mejores resultados en términos de actividad catalítica y estabilidad de las especies metálicas. Una vez seleccionado el catalizador Fe203/SBA-15. se estudió el proceso de oxidación húmeda con peróxido de hidrógeno en una planta a escala piloto para el tratamiento en continuo de disoluciones acuosas de fenol. La planta piloto ha sido diseñada para poder trabajar en un régimen continuo de tratamiento con opción de recircular parte del efluente tratado. En las condiciones óptimas de reacción se ha obtenido, una vez alcanzado el régimen estacionario, una degradación elevada, tanto de COT (69 %) y de fenol (99 %), como de peróxido de hidrógeno (93 %). La presente investigación ha finalizado con el tratamiento de aguas residuales industriales de baja biodegradabilidad procedentes de diferentes actividades industriales (farmacéutica, refino, petroquímica y artes gráficas) mediante un proceso de oxidación húmeda catalítica con peróxido de hidrógeno, utilizando Fe203/SBA-15 como catalizador en un reactor de lecho fijo a escala de laboratorio. El catalizador ha mostrado un buen comportamiento catalítico en el tratamiento de aguas residuales de origen industrial. Esta actividad, no obstante, se encuentra muy influenciada por la naturaleza del agua residual a tratar.