ESTUDIO DE DEGRADACIÓN POR FOTOCATÁLISIS SOLAR DE LOS PESTICIDAS METASYSTOX R Y CARBARIL.

Transcripción

1 DIPLOMA DE ESTUDIOS AVANZADOS ESTUDIO DE DEGRADACIÓN POR FOTOCATÁLISIS SOLAR DE LOS PESTICIDAS METASYSTOX R Y CARBARIL. Dirigido: Dr. Antonio Arques. Realizado: Raquel Sanchis.

2 PROGRAMA: Ingeniería Textil. DEPARTAMENTO: Ingeniería Textil y Papelera. DENOMINACIÓN N DE LOS CURSOS Programa de doctorado Control de Calidad y Seguridad en la Industria Textil. Espectroscopía Infrarroja y Técnicas Electroquímicas aplicadas a Polímeros. Evaluación y Control de la Corrosión en Procesos Industriales. Procesos de Oxidación Avanzada en Tratamientos de Aguas. Nuevos Materiales Catalizadores.

3 La contaminación de las aguas producida por pesticidas, ocasiona un problema medioambiental grave, debido a su elevada toxicidad. La presencia de pesticidas es debida: Actividades agrícolas. Tratamientos fitosanitarios con fines no agrícolas.

4 Reunión de datos Reducción Separación y caracterización Intercambio Recuperación en materia y energía Estudio de las alternativas Minimización Tratamiento y eliminación Residuo no nocivo Vertido

5 El metasystox R, producto comercial del pesticida metil-oxidemeton. Se utiliza en el cultivo de cítricos de la Comunidad Valenciana. H C 3 C H2 O S H 2 C C H 2 O S P OMe OMe

6 El carbaril, se asigna al 1-naftalenil-Nmetilcarbamato, insecticida que se utiliza en el control de plagas en granos de cereales, legumbres, pasturas y árboles forestales. O.CO.NHCH 3

7 Los procesos de depuración convencionales no resultan suficientes. Se hace necesario buscar métodos alternativos. Aparece como opción la FOTOCATÁLISIS SOLAR. Método que destruye sustancias tóxicas hasta compuestos inocuos. Los contaminantes son eliminados en un único proceso sin necesidad de ser extraídos previamente. Utiliza energía procedente de una fuente limpia, abundante, ecológica, barata e inagotable.

8 Absorción directa o indirecta de energía radiante ( visible o UV) Por Sólido semiconductor de banda ancha TiO 2 Provoca La destrucción y eliminación de contaminantes Sin que el catalizador sufra cambios químicos Producto no tóxico, abundante y barato.

9 Esquema típico de un Sistema de Detoxificación de agua. Catalizador (TiO 2 ) Suspensión Soportado Sol Oxidante Oxígeno (Aire) Agitador CnHmOzXy TiO 2 Luz UV nco 2 +yhx+wh 2 O Agua contaminada Filtro Bomba impulsión Recirculación Reactor químico (colector solar)

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11 Cromatografía Líquida de Alta Resolución He de la muestra Disolvente Columna Registro Detector Bomba

12 Analizador de carbono: TOC

13 Respirometría de fangos activos. Medida de la toxicidad producida por el pesticida sobre un volumen de fangos activos. Agua residual O consumido (mgo2/lh) Una serie compleja 100 de reacciones 50 químicas 0 Se introduce Mediante Catalizadas por enzimas Reactor Sustancias más simples Cultivo bacteriano aerobio en suspensión Donde se Tasa mantiene máxima de respiración En Adición de 2g/L de acetato Materia orgánica Transforma Tiempo (min) Adición de pesticida

14 Respirometría de fangos activos.

15 Planta Piloto de Fotocátalisis. Capacidad: 24 L de agua. Superficie: 2 m 2. Volumen irradiado: 15.1 L. Formada por: 16 tubos de pirex conectados entre sí. 2 espejos parabólicos. Equipada con: Un radiómetro (Acadus 85) que permite calcular la radiación solar acumulada, así como la radiación solar que se da en cada momento del ensayo.

16 Metasystox R a escala Metasystox escala Metasyxtox en planta piloto Carbaril escala

17 Porcentaje de degradación de las diferentes muestras en función del tiempo. Metasystox escala Metasyxtox en planta piloto Carbaril escala Fotodegradación (%) Tiempo (h) Metasystox (0.1g/L)+TiO2 (0.2g/L) Metasystox (0.05g/L)+TiO2 (0.2g/L) Metasystox (0.1g/L)+TiO2 (0.5g/L) Metasystox (0.05g/L)+TiO2 (0.5g/L)

18 Cinética de degradación de las muestras de Metasystox 0.05 g/l en función del tiempo 0 Ln(C/C0) -0,5-1 -1, y = -0,3842x - 0,0203 R 2 = 0,9914 y = -0,2775x - 0,0818 R 2 = 0,964-2 Metasystox escala Metasyxtox en planta piloto Carbaril escala -2,5 Tiempo (h) Metasystox 0.05 g/l + TiO2 (0.2g/L) Metasystox 0.05 g/l + TiO2 (0.5g/L) Lineal (Metasystox 0.05 g/l + TiO2 (0.2g/L) ) Lineal (Metasystox 0.05 g/l + TiO2 (0.5g/L) )

19 Análisis TOC. Metasystox escala Metasyxtox en planta piloto Carbaril escala TOC (mg/l) Inicial Análisis respirométrico. Inicial 1 hora 3 horas TiO2 (0.2g/L) TiO2 (0.5g/L) TiO2 (0.5g/L) sin luz Ensayo sin TiO 2, la toxicidad es de 70% a las 3 horas. 5 h Toxicidad 81 % 45 % 11%

20 Metasystox R en planta piloto Metasystox escala Metasyxtox en planta piloto Carbaril escala

21 Análisis HPLC. Rápido descenso en la concentración de pesticida: alrededor de un 70 % a las 5 horas. Análisis TOC. Metasystox escala Metasyxtox en planta piloto Carbaril escala Reducción moderada, debido a la presencia de sustancias orgánicas que se encuentran en la formulación comercial. Análisis respirométrico. % inhibición 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Tiempo (h)

22 Carbaril a escala Metasystox escala Metasyxtox en planta piloto Carbaril escala

23 Análisis HPLC Metasystox escala Metasyxtox en planta piloto Carbaril escala % degradado 80 TiO2 (1g/L) 60 TiO2 (0.5g/L) TiO2 (0.2g/L) 40 TiO2 (0g/L) ,00 Tiempo (h) y = -0,0902x Ln(C/Co) 0,00-1,00-2,00-3,00-4,00-5,00-6,00-7, Porcentaje de degradación del carbaril y = -0,9389x - 0, g/l a diferentes R concentraciones 2 = 0,9728 de fotocatalizador TiO y = -0,9274x 2 en - 0,1225 función del R tiempo 2 = 0,991 y = -1,1923x + 0,2153 R 2 = 0,9449 Tiempo (h) TiO2 (1g/L) TiO2 (0.5g/L) TiO2 (0.2g/L) TiO2 (0g/L) Lineal (TiO2 (1g/L)) Lineal (TiO2 (0.5g/L)) Lineal (TiO2 (0.2g/L)) Lineal (TiO2 (0g/L))

24 1 Análisis TOC 100 % descenso del TOC h TiO2 (0.2 g/l) TiO2 (0.5 g/l) TiO2 (1 g/l) TiO2 (0 g/l) Carbaril 50 mg/l Metasystox escala Metasyxtox en planta piloto Carbaril escala Carbaril 100 mg/l % Descenso del TOC h TiO2 (0.2 g/l) TiO2 (0.5 g/l) TiO2 (1 g/l) TiO2 (0 g/l)

25 Análisis respirométrico. Metasystox escala Metasyxtox en planta piloto Carbaril escala % inhibición Tiempo (h) TiO2 (0.2 g/l) TiO2 (0.5 g/l) TiO2 (0 g/l)

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27 La adición óptima de TiO 2 es de 0 5 g/l. A mayor tiempo de exposición solar, menor concentración de pesticida. Las muestras en ausencia de fotocatalizador (fotólisis), muestran que no existe disminución de la toxicidad. Método muy eficaz para el tratamiento de aguas que contienen pesticidas.

28 La eliminación total y completa del principio activo en ambos casos, puede ser lograda fácilmente, tanto a escala de como en la planta piloto. Los ensayos repirométricos muestran una relación directa entre la degradación de los pesticidas y la detoxificación de las muestras. Una opción a tener en cuenta, sería un primer proceso de fotocatálisis solar para conseguir el objetivo de la detoxificación de la solución y un posterior proceso biológico para el tratamiento de las sustancias orgánicas remanentes no tóxicas.

29 ESTUDIO DE DEGRADACIÓN POR FOTOCATÁLISIS SOLAR DE LOS PESTICIDAS METASYSTOX R Y CARBARIL.