Comparación de sistemas colectores de radiación en la degradación de Contaminantes de Preocupación Emergente por fotocatálisis heterogénea con radiación solar

Comparison of radiation collector systems in the degradation of Contaminants of Emerging Concern by heterogeneous photocatalysis with solar radiation

Contenido principal del artículo

Fidel Granda Ramírez
Gina Hincapié Mejía
Melissa Barrera
Sara Castrillón
Lady Rueda
Juan Pino Arango

Resumen

Las aguas residuales contaminadas con contaminantes de preocupación emergente (CPE) pueden provenir de varias fuentes, incluidas la industria, la agricultura, las áreas urbanas y los hospitales. Dentro de los Procesos de Oxidación Avanzada (PAOs) utilizados para el tratamiento de agua con CEC, la Fotocatálisis Heterogénea (FH) con TiO2 ha demostrado ser altamente efectiva. En este estudio de investigación, se investigó la degradación de safranina T (SF), ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) y sulfacetamida (SAM) utilizando FC solar en un reactor de pared de cuarzo.


Inicialmente, las mejores condiciones de operación se determinaron usando una lámpara que emitía a una longitud de onda de 365 nm. Posteriormente, bajo estas condiciones favorables (alto flujo y aireación), se empleó luz solar para degradar SF, SAM y 2,4-D, con cuatro sistemas diferentes de colectores de radiación: Colector de placa plana (FPC), Colector en V (VC), Colector Parabólico (PC) y Colector Cilindro Parabólico Compuesto (CPC). El objetivo era conseguir un valor igual de energía acumulada (122,77 kJ m-2) en el sistema para todas las configuraciones. Los resultados mostraron que el Colector Parabólico (PC) exhibió el mejor desempeño en el tratamiento de los tres contaminantes.


Finalmente, los investigadores calcularon el factor de relación de impacto del colector (CIRF) para los contaminantes, lo que reveló una tasa de degradación significativa de hasta 12 veces para SAM. Estos hallazgos destacan la efectividad de la energía solar-HP, específicamente con el Colector Parabólico (PC), en el tratamiento eficiente de aguas residuales contaminadas con Safranina T, ácido 2,4-diclorofenoxiacético y Sulfacetamida.

Palabras clave:

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Detalles del artículo

Biografía del autor/a (VER)

Fidel Granda Ramírez, Institución Universitaria Colegio Mayor de Antioquia

Institución Universitaria Colegio Mayor de Antioquia, Medellín, Colombia

Gina Hincapié Mejía, Institución Universitaria Colegio Mayor de Antioquia

Institución Universitaria Colegio Mayor de Antioquia, Medellín, Colombia

Melissa Barrera, Institución Universitaria Colegio Mayor de Antioquia

Institución Universitaria Colegio Mayor de Antioquia, Medellín, Colombia

Sara Castrillón, Institución Universitaria Colegio Mayor de Antioquia

Institución Universitaria Colegio Mayor de Antioquia, Medellín, Colombia

Lady Rueda, Institución Universitaria Colegio Mayor de Antioquia

Institución Universitaria Colegio Mayor de Antioquia, Medellín, Colombia.

Juan Pino Arango, Institución Universitaria Colegio Mayor de Antioquia

Institución Universitaria Colegio Mayor de Antioquia, Medellín, Colombia

Referencias (VER)

. Tanga W, Zhang Y, Bai J, et al. Efficient denitrification and removal of natural organic matter, emerging pollutants simultaneously for RO concentrate based on photoelectrocatalytic radical reaction. Separation and Purification Technology. 2020 Mar; 234:116032. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.116032

. Rodil R, Villaverde E, Sáa D. Legacy and emerging pollutants in marine bivalves from the Galician coast (NW Spain). Environment International. 2019 Aug; 129:364-375. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.05.018

. Aguirre H. Colorante safranina O. Investigación en Discapacidad. 2012; 1(2):83-85.

. Samir R, Essam T, Ragab Y, Hashem A. Enhanced photocatalytic–biological degradation of 2,4 dichlorophenoxyacetic acid. Bulletin of Faculty of Pharmacy. 2015; 53(2):77–82. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.bfopcu.2015.03.002

. Bendjama H, Merouani S, Hamdaoui O, Bouhelassa M. Efficient degradation method of emerging organic pollutants in marine environment using UV/periodate process: Case of chlorazol black. Marine Pollution Bulletin. 2018 Jan; 126:557-564. Disponible en: https://doi:10.1016/j.marpolbul.2017.09.059

. Kanakaraju D, Glass B, Oelgemöller M. Advanced oxidation process-mediated removal of pharmaceuticals from water: A review. Journal of Environmental Management. 2018 Aug; 219(1):189-207. Disponible en: https://doi:10.1016/j.jenvman.2018.04.103

. Zhu D, Zhou Q. Action and mechanism of semiconductor photocatalysis on degradation of organic pollutants in water treatment: A review. Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management. 2019; 12:100255. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.enmm.2019.100255

. Blanco J, Malato S, Peral J, Sánchez B, Cardona A. Diseño de rectores para la fotocatálisis: Evaluación comparativa de las distintas opciones. En: Blesa M, Sánchz B (Eds.). Eliminación de contaminantes por fotocatálisis heterogénea. Ciemat, Madrid, 2004; p. 305-328.

. Olleros J (2013) Aplicación de la fotocatálisis solar a la degradación de contaminantes orgánicos en fase acuosa con catalizadores nanoestructurados de TiO2 (PH. D thesis). Universidad Autónoma de Madrid, Madrid.

. Maldonado M, Suárez S, Miranda N (2015) Degradación de contaminantes emergentes mediante TiO2 inmovilizado e irradiación (PH. D thesis). Universidad de Almería, Almería.

. Bandala E, Arancibia C, Orozco S, Estrada C (2004) Solar photoreactors comparison based on oxalic acid photocatalytic degradation, Solar Energy [Internet]. 2004;77(5):503-512. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.solener.2004.03.021

. Granda-Ramírez C, Hincapié-Mejía G, Serna-Galvis E, Torres-Palma R. Degradation of Recalcitrant Safranin T through an Electrochemical Process and Three Photochemical Advanced Oxidation Technologies. Water Air Soil Pollution. 2017; 228(425) 11:11270. Disponible en: https://doi.org/10.1007/s11270-0173611-2

. Doménech X, Jardim W, Litter M. Procesos Avanzados de Oxidación para la eliminación de contaminantes. En: Blesa M, Sánchz B (Eds.). Eliminación de contaminantes por fotocatálisis heterogénea. Ciemat, Madrid, 2004; p. 7-33.

. Alvarez M, López T, Odriozola JA, Centeno MA, Dominguez M, Montes M, et al. 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) photodegradation using an Mn+/ZrO2 photocatalyst: XPS, UV–vis, XRD characterization, Applied Catalysis B: Environmental. 2007 Apr; 73(1–2):34-41. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2006.12.010

. Hincapié-Mejía G, Granda-Ramírez F, Ferraro F, Serna-Galvis E, Torres-Palma R. Dataset on application of electrochemical and photochemical processes for sulfacetamide antibiotic elimination in water. Data in brief. 2020 Apr; 29:105158. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.dib.2020.105158