Degradación y Mineralización de Tartrazina mediante Electro-oxidación: Optimización de las Condiciones de Operación

GilPavas, Edison; Dobrosz-Gómez, Izabela; García, Miguel A.

doi:10.4067/s0718-07642014000400018

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“…El diseño estadístico más común utilizado bajo MSR es el diseño Box-Behnken (DBB). Este método ha probado ser eficiente, flexible y proporciona datos suficientes sobre los efectos de las variables, con un número mínimo de experimentos (GilPavas et al, 2014a, GilPavas et al, 2014b.…”

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Degradación de Colorante Amarillo 12 de Aguas Residuales Industriales utilizando Hierro Cero Valente, Peróxido de Hidrógeno y Radiación Ultravioleta

et al. 2016

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ResumenEn la presente investigación se utilizó el proceso Fenton heterogéneo, con hierro cero valente (ZVI) en estado metálico, en un reactor de lecho fluidizado para el tratamiento de aguas residuales de una industria textil. El objetivo fue optimizar los siguientes parámetros de operación: concentración inicial de colorante, concentración de H2O2, pH, cantidad de ZVI, y radiación UV, para maximizar la eliminación de colorante y materia orgánica. Inicialmente, se usó un diseño de experimentos factorial fraccionado, con la finalidad de encontrar los factores más influyentes. Posteriormente, para su optimización, se empleó la Metodología de Superficie de Respuesta acoplado a un diseño experimental Box-Behnken. Las condiciones óptimas obtenidas fueron: concentración inicial del colorante: 881 mg/L, pH: 5, concentración de ZVI: 5,31 g/L, y concentración de H2O2: 0,86 mL/L. A estas condiciones se realizó un estudio cinético que demostró que es posible degradar el 100% colorante y el 80,83% de la demanda química de oxígeno en 150 minutos de reacción. Palabras clave: hiero cero-valente; Fenton; aguas residuales; optimización; diseño Box-Behnken Degradation of Yellow 12 Dye in Industrial Wastewater using Zero-Valent Iron, Hydrogen Peroxide and Ultraviolet Radiation AbstractThe Fenton heterogeneous process in a fluidized bed reactor using Zero Valent Iron (ZVI), in the metallic state, for the treatment of textile wastewater has been used an analyzed. The aim of this work was to optimize the following operating parameters: initial dye concentration, H2O2 concentration, pH, amount of ZVI, and UV radiation, for the removal of dye and organic matter. At first, a fractional factorial experimental design allows defining the most influential factors. After that, they were optimized using the Response Surface Methodology coupled to the Box-Behnken experimental design. The optimal conditions were found to be as follows: initial dye concentration, 881 mg/L; pH 5; ZVI concentration, 5,31 g/L; H2O2 concentration, 0,86 mL/L. At these conditions, the degradation kinetics was performed, reaching 100% and 80,83% of dye and chemical oxygen demand respectively, in 150 minutes of reaction.

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Section: Introductionunclassified

Degradación de Colorante Amarillo 12 de Aguas Residuales Industriales utilizando Hierro Cero Valente, Peróxido de Hidrógeno y Radiación Ultravioleta

et al. 2016

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“…En efecto, se han publicado gran cantidad de estudios en los que se demuestra su eficiencia en el tratamiento de aguas residuales con colorantes, herbicidas, residuos de refinerías y otros contaminantes (Martínez y Brillas, 2009, Moreira et al, 2015, Palma-Goyes et al, 2014, GilPavas et al, 2014b, Ramírez et al, 2013. Entre los PAO's, la electro-oxidación (EO) es un proceso que ha demostrado ser eficiente en el tratamiento de aguas residuales industriales.…”

Section: Introductionunclassified

Optimización de los Costos de Operación del Proceso de Electro-oxidación para una Planta de Tratamiento de Aguas Mediante Análisis Estadístico de Superficie de Respuesta

et al. 2016

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ResumenSe efectuó la optimización estadística del costo de implementación y operación del tratamiento por electrooxidación de aguas residuales contaminadas con el colorante Amarillo 23. El objeto fue encontrar los valores de operación para la densidad de corriente, conductividad, y área de electrodos por unidad de volumen que minimicen el valor presente neto (VPN) de la operación mientras se mantiene una calidad de tratamiento establecida. Para alcanzar este objetivo se empleó la Metodología de Superficie de Respuesta acoplada a un diseño de experimentos Box-Behnken. Las condiciones óptimas encontradas fueron: Relación volumen tratado por área de electrodos: 9.076 mL/cm 2 , conductividad: 4000 µS/cm y densidad de corriente 20 mA/cm 2 , para las cuales el VPN predicho a 10 años es de 998636 USD y corresponde a un costo de 0.67 USD/m 3 de agua tratada. Palabras clave: tratamiento de aguas residuales; optimización; electroquímica; análisis de superficie de respuesta Optimization of the Operating Cost for the ElectrochemicalOxidation Process in a Water Treatment Plant Using Response Surface Statistical Analysis AbstractThe statistical optimization of the implementation and operational costs of an electrochemical-oxidation process for treatment of wastewater containing dye Yellow 23 was done. The aim was to optimize the operational parameters for the current density, conductivity, and area of electrodes per unit of volume in order to minimize the net present value (NPV) of the operation while maintaining a defined quality for the treated wastewater. To achieve this, the response surface methodology coupled to the Box-Behnken statistical design was used. The optimal conditions found were: a relationship of treated wastewater volume per area of electrodes of 9.076 mL/cm 2 , conductivity 4000 µS/cm, and current density 20 mA/cm 2 . At optimal conditions, the NPV for a 10 year operation is 998636 USD, which corresponds to a cost of 0.68USD/m 3 of treated water.

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“…Precursor sulfato ferroso De la tabla 17 y figura 27, es posible visualizar que el fotocatalizador sintetizado a partir de cloruro férrico sin tratamiento térmico mostró una mayor actividad fotocatalítica sin embargo, a medida que aumenta el tratamiento térmico la fotoactividad disminuye, si bien, estos muestran una alta respuesta a la luz visible, un Tp del orden nanométrico entre 35-59 nm, un Eg por debajo de lo reportado entre 1.76-1.66 eV, una morfología semiesférica altamente dispersa y la fase cristalográfica referente a la hematita, éstos exhiben una ligera degradación fotocatalítica. Lo anterior se puede deber a: 1) la presencia de iones cloruro del precursor de síntesis [100], 2) a que en el proceso fotocatalítico existe una rápida recombinación del par electrón hueco (e + -h + ) como se observó en fotoluminiscencia, lo que conduce a una disminución en la degradación fotocatalítica [101]. Figura 28.…”

Section: Temperatura [°C] Decoloración [%] Precursor Cloruro Férricounclassified

Degradación del colorante textil azo azul reactivo 69 (lanasol) por fotocatálisis heterogénea

Hernández¹

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El presente trabajo está orientado a la fotodegradación del colorante azoico azul lanasol o comercialmente conocido como Azul Reactivo 69 (AR-69) mediante fotocatálisis heterogénea, utilizando nanopartículas semiconductoras de óxido de hierro (Fe₂O₃) como fotocatalizador. Para tal objetivo, se determinaron las condiciones óptimas de degradación fotocatalítica a través de un diseño factorial completo 2³ y su posterior optimización mediante el diseño de superficie de respuesta Box-Behnken, en donde se variaron el pH del medio de reacción, masa del fotocatalizador y la concentración del agente oxidante. Se realizaron dos síntesis de Fe₂O₃ mediante precipitación química empleando dos sales precursoras: cloruro férrico y sulfato ferroso; posteriormente, las muestras de óxido de hierro sintetizadas fueron tratadas térmicamente a 60, 120, 220 y 320°C con el propósito de determinar el efecto del precursor y la temperatura de tratamiento térmico sobre sus propiedades fisicoquímicas y la eficiencia en la degradación del colorante AR-69. Se desarrolló un modelo cinético capaz de predecir el proceso de fotodegradación de AR-69. Las pruebas de fotodegradación se llevaron a cabo empleando un reactor batch equipado con agitación magnética, chaqueta de enfriamiento, puerto para la dosificación del agente oxidante (peróxido de hidrógeno) y lámpara (UV o Vis) de inmersión. La degradación y decoloración de la solución de colorante AR-69, se monitoreó mediante espectrofotometría UV-Vis. Los resultados obtenidos en las técnicas de caracterización mostraron que existe una fuerte influencia de las sales precursoras y la temperatura de tratamiento térmico sobre: la distribución de fases cristalográficas, morfología, tamaño de cristal (Tc), brecha energética (Eg), desorden energético (Eu) y recombinación de los portadores de carga y el desempeño fotocatalítico. En las pruebas de fotodegradación se encontró que la masa del fotocatalizador y pH de reacción son factores predominantes en el proceso de fotodecoloración. Se llevaron a cabo pruebas de fotodegradación bajo irradiación solar revelando porcentajes de fotodegradación cercanos al 100% en un tiempo menor comparados con los irradiados bajo luz UV. El modelo cinético desarrollado mostró una tendencia similar a los resultados obtenidos de manera experimental. Con el propósito de comprobar las condiciones de reacción óptimas del diseño de superficie de respuesta Box-Behnken, se realizó una prueba de fotodegradación en donde el porcentaje de decoloración fue del 99%. Se realizaron ciclos de reúso del fotocatalizador los cuales, mostraron que aún después de 7 ciclos la eficiencia no disminuye. Se concluyó que existe una fuerte influencia del precursor de síntesis sobre la fase cristalográfica del Fe₂O₃, además, las fases cristalográficas del Fe₂O₃ influyen sobre el proceso fotocatalítico bajo condiciones óptimas de pH, agente oxidante y masa del catalizador en la fotodecoloración del colorante Azul Reactivo 69.

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Degradación y Mineralización de Tartrazina mediante Electro-oxidación: Optimización de las Condiciones de Operación

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Degradación de Colorante Amarillo 12 de Aguas Residuales Industriales utilizando Hierro Cero Valente, Peróxido de Hidrógeno y Radiación Ultravioleta

Degradación de Colorante Amarillo 12 de Aguas Residuales Industriales utilizando Hierro Cero Valente, Peróxido de Hidrógeno y Radiación Ultravioleta

Optimización de los Costos de Operación del Proceso de Electro-oxidación para una Planta de Tratamiento de Aguas Mediante Análisis Estadístico de Superficie de Respuesta

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