Estudio de un sistema híbrido de degradación de etilbenceno: oxidación avanzada UV/TiO2-In acoplada a un biofiltro.

Abstract

"Actualmente, una de las principales causas de la contaminación atmosférica es la emisión de compuestos orgánicos volátiles (COVs). Para reducir la contaminación por COVs, se han estudiado varias tecnologías de tratamiento; entre estas destacan los sistemas biológicos y fisicoquímicos, así como los procesos de oxidación. En este trabajo se aprovechan las ventajas de un sistema híbrido empleando un proceso de oxidación avanzada (POA) como sistema de pretratamiento acoplado a un sistema biológico para así tener mayores capacidades de eliminación (CE) y eficiencias de remoción (ER) utilizando etilbenceno (EB) como modelo de COV. Los procesos fotocatalíticos se realizaron a longitudes de onda de 254 y 365 nm empleando los catalizadores P25-Degussa, TiO2, TiO2-In 1%, TiO2-In 5%; los cuales fueron preparados por dopaje sol-gel (In 1 y 5% w/w, respectivamente) y caracterizados mediante espectroscopia FT-IR, Raman y UV-Vis de reflectancia difusa, difracción de rayos X y fisisorción de nitrógeno. Además, se hicieron las respectivas fotólisis como experimento control. Los materiales fueron soportados en perlita, manejando concentraciones de entrada de EB de 1.5 g/m3 y tiempos de residencia de 60 s. La concentración de EB fue cuantificada mediante CG-FID. Por otro lado, la biofiltración se realizó en un reactor de lecho fijo utilizando perlita como soporte y un consorcio bacteriano tomado de suelos contaminados con hidrocarburos de alto peso molecular. El periodo de operación fue de 100 días, con concentraciones de entrada de EB entre 1.50 y 1.75 g/m3 con un tiempo de residencia de 60 s. Se cuantificó EB y CO2 mediante CG-FID y CG-TCD, respectivamente. Debido a su velocidad de degradación (30.5 ng/gmin) y CE de 19.2 g/m3h (ER 21.9%), el sistema TiO2-In 1%/365 nm fue elegido como sistema de pretratamiento. Mientras tanto, en el biofiltro se obtuvo una CE de 60 g/m3h (ER 40%). El sistema acoplado operó durante 15 días a una concentración de entrada de 3.5 g/m3 de y un tiempo de residencia de 60 s para EB, mostrando una CE total de 150 g/m3h (ER 75%). Los resultados anteriores muestran que la tecnología híbrida utilizada en el presente trabajo puede ser prometedora para mejorar la degradación de COVs. No obstante, es necesario optimizar parámetros como tiempo de residencia, humedad de la corriente de entrada, entre otros, para incrementar las CE y ER."

"Nowadays, emissions of volatile organic compounds (VOCs) are one of the main sources of atmospheric pollution. In order to decrease VOCs pollution, several outstanding technologies have been studied; such as biological and physicochemical system, and oxidation processes as well. In the present project we take advantage of the benefits of a hybrid system that uses an advanced oxidation process (AOP) as pretreatment process and is coupled up to a biological system and therefore attain better elimination capacity (EC) and removal efficiency (RE), using ethylbenzene (EB) like as VOC model. The photocatalytic processes were performed at wavelengths of 254 and 365 nm, using P25-Degussa, TiO2, TiO2-In 1%, TiO2-In 5% catalysts, which were doped (In 1 and 5% w/w, respectively) by employing sol-gel method and characterized by FTIR, UV-Vis DR and Raman spectroscopy, X-ray diffraction, and nitrogen physisorption. In addition, the respective photolysis were used as standard. Materials were supported on pearlite with EB inlet concentration of 1.50 g/m3 and residence time of 60 s. EB concentration was quantified by GC-FID. On the other hand, biofiltration was performed in a fixed bed reactor using pearlite as supporting material, and a bacterial consortium that was taken from high-molecular-weight hydrocarbon-contaminated soils. The operating time was 100 days, with EB inlet concentrations in the range of 1.50-1.75 g/m3, and residence time of 60 s. EB and CO2 were quantified by GC-FID and GC-TCD, respectively. Due to its degradation rate (30.5 ng/gmin) and EC of 19.2 g/m3h (RE 21.9%), the TiO2-In 1%/365 nm was selected for being the pretreatment system. Meanwhile, the biofilter had a EC of 60 g/m3h (RE 40%). The coupled system operated during 15 days with an EB inlet concentration of 3.5 g/m3, and residence time of 60 s, resulting in a total EC of 150 g/m3h (RE 75%). These results show that the hybrid technology described herein is promising for VOCs degradation. However, paramenters such as residence time and humidity of input current should be optimized in order to increase EC and RE."