ÍNDICE DE CONTENIDOS. ÍNDICE DE TABLAS. vi. ÍNDICE DE FIGURAS... vii. ÍNDICE DE APÉNDICES... xi. RESUMEN.. xii. ABREVIACIONES Y NOMENCLATURAS xiv

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1 ÍNDICE DE CONTENIDOS ÍNDICE DE TABLAS. vi ÍNDICE DE FIGURAS... vii ÍNDICE DE APÉNDICES... xi RESUMEN.. xii ABREVIACIONES Y NOMENCLATURAS xiv CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN Situación del Agua en el Mundo Situación del Agua en México Objetivos.. 8 CAPÍTULO 2. ANTECEDENTES Importancia de la Desinfección de Agua Procesos Convencionales de Desinfección Cloro Cloro libre Cloraminas iii

2 Dióxido de Cloro Ozono Procesos Avanzados de Oxidación Proceso de Fotocatálisis Fotocatálisis Heterogénea con TiO Dióxido de Titanio dopado con Nitrógeno Factores Determinantes en el Proceso Ventajas en el proceso de descontaminación del agua Velocidad de Reacción Radiación UV Definición del microorganismo en estudio.. 29 CAPÍTULO 3. MATERIALES Y MÉTODO Esquema de Trabajo Con Catalizador Esquema de Trabajo Sin Catalizador Preparación del Material Biológico Siembra, cultivo y conservación de Escherichia coli Inoculación de Escherichia coli en Soya Tripticasa Determinación de la concentración celular del medio Determinación del volumen necesario para obtener 10 5 UFC/mL.. 36 iv

3 3.4 Diseño y Montaje de los Reactores Ajuste del ph Muestreo y Diluciones para Determinar la Cuenta Viable.. 40 CAPÍTULO 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Grupos de Control Control sin Catalizador con Radiación UV y Luz Visible Control sin Radiación, Diferentes Catalizadores Ensayos con Diferentes Catalizadores Ensayos con Radiación UV Ensayos con Luz Visible Valores de la Velocidad de Reacción.. 50 CAPÍTULO 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 54 BIBLIOGRAFÍA.. 57 v

4 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2.1 Tasas mundiales de morbilidad y mortalidad de las enfermedades relacionadas con el agua.. 9 Tabla 2.2 Normas de Estados Unidos (1998) sobre desinfección de agua.. 15 Tabla 2.3 Dosis de energía UV necesaria para inactivar diversos microorganismos en µws / cm Tabla 4.1 Valores de las Constantes de Desinfección. 52 Tabla 4.2 Coeficiente de Correlación de Pearson R 2 de las Constantes de Desinfección 52 vi

5 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1 Distribución del agua disponible en el planeta 2 Figura 1.2 Cobertura de Agua Potable y Saneamiento en Zonas Urbanas y Rurales, Figura 1.3 Comparación de países en desarrollo contra desarrollados en Figura 1.4 Porcentaje poblacional sin acceso a agua potable y alcantarillado en México en Figura 1.5 Cobertura de Agua Potable en México 6 Figura 1.6 Cobertura de Alcantarillado en México... 6 Figura 1.7 Agua Suministrada y Desinfectada.. 7 Figura 2.1 Distribución del ácido hipocloroso y del ión hipoclorito en el agua, a diferentes valores de ph y temperatura 12 Figura 2.2 Distribución de cloraminas como función del ph Figura 2.3 Diagrama energético de un semiconductor durante el proceso de fotoexcitación Figura 2.4 Procesos de fotocatálisis heterogénea sobre una superficie de TiO vii

6 Figura 2.5 Representación del proceso fotocatalítico heterogéneo en una partícula de TiO 2 formando el par electrón / hueco. 21 Figura 2.6 Radiación UV actuante sobre el catalizador forma pares electrón / hueco que migran a la superficie, originando radicales OH, causantes de la oxidación de las moléculas orgánicas reduciéndolas a compuestos no tóxicos Figura 2.7 Espectro de reflectancia del TiO 2 y del N-TiO Figura 2.8 Espectro electromagnético para radiación solar.. 28 Figura 3.1 Esquema general de trabajo. 32 Figura 3.2 Grupos de Control sin Catalizador Figura 3.3 Proceso completo de cada ensayo 33 Figura 3.4 Agar nutritivo (500 mg) Figura 3.5 Solución de agar preparado. 34 Figura 3.6 Placas petri preparadas con agar.. 34 Figura 3.7 Caldo nutritivo (500 mg). 35 Figura 3.8 Solución de caldo en tubos de centrífuga 35 Figura 3.9 Caldo de cultivo (izquierda) y Caldo con bacteria (derecha).. 35 Figura 3.10 Absorbancia zero. 36 Figura 3.11 Absorbancia de la muestra viii

7 Figura 3.12 Catalizador necesario para lograr, en 250 ml de agua, la concentración establecida Figura 3.13 Reactor expuesto a Radiación UV Figura 3.14 Reactor expuesto a Radiación Visible Figura 3.15 Determinación del ph.. 40 Figura 3.16 ph resultante, después de agregar TiO Figura 3.17 NaOH = 0.1 N.. 40 Figura 3.18 H 2 SO 4 = 0.1 N. 40 Figura 3.19 Ajuste de ph a Figura 3.20 Solución salina estéril.. 41 Figura 3.21 Tubos eppendorf con solución salina Figura 3.22 Diluciones seriadas.. 42 Figura 3.23 Depósito de 10 µl en placas con agar. 42 Figura 3.24 Ejemplo de cuentas viables de los ensayos.. 42 Figura 4.1 Controles sin catalizador con radiación UV y Visible 44 Figura 4.2 Control sin radiación, diferentes catalizadores 45 Figura 4.3 Ensayos con Radiación UV, diferentes Catalizadores. 47 ix

8 Figura 4.4 Ensayos con Radiación Visible, diferentes Catalizadores Figura 4.5 Temperatura de los Ensayos para el Cálculo de la Constante de Desinfección por Radiación UV 51 x

9 ÍNDICE DE APÉNDICES APÉNDICE A. Ensayos Sin Catalizador APÉNDICE B. Ensayos Sin Radiación. 63 APÉNDICE C. Ensayos con N-TiO 2 Inmovilizado 65 APÉNDICE D. Ensayos con N-TiO 2 (UDLAP). 67 APÉNDICE E. Ensayos con N-TiO 2 (EUA) APÉNDICE F. Ensayos con TiO xi