Evaluación de la aplicación del proceso Fenton para el tratamiento de un agua sintética coloreada empleando calamina

Abstract

La eliminación de colorantes sintéticos del medio acuoso representa un gran desafío ambiental debido a su compleja estructura química y baja biodegradabilidad. En esta investigación, se evaluó el proceso Fenton para el tratamiento de un agua coloreada con azul de metileno. En primer lugar, la aplicación del método Fenton homogéneo permitió seleccionar una relación óptima de Fe(II):H2O2 de 1:10 y una dosis óptima de peróxido de hidrógeno de 2.94 mM (100 mg/L), con la cuales se obtuvo una eliminación de 99.9% del colorante. A partir de las condiciones determinadas en el proceso Fenton homogéneo, se desarrolló el proceso Fenton heterogéneo usando como catalizador tres tipos de calamina provenientes de procesos de transformación del acero. Con la aplicación del proceso de Fenton heterogéneo y empleando la calamina tipo 2 (alto carbono) se reportó una degradación del colorante de 99.8%, una eliminación de la DQO de 86.3 y de 54.8% de COT, con una concentración óptima de 15 g/L de calamina, 2.94 milimolar (100mg/L) de peróxido de hidrógeno, con pH 3 y con 6 horas de reacción. De acuerdo con los resultados obtenidos, la utilización de la calamina como catalizador del proceso Fenton es una alternativa al uso de desechos en la industria del acero. También se demostró que el modelo cinético de primer orden se ajusta apropiadamente a la degradación de azul de metileno mediante los procesos de Fenton homogéneo y Fenton heterogéneo.

The elimination of synthetic dyes from the aqueous medium represents a great environmental challenge due to its complex chemical structure and low biodegradability. In this research, was evaluated the Fenton process for treatment of a solution colored with methylene blue. Firstly, the application of the homogeneous Fenton method allowed to select an optimal ratio of Fe(II): H2O2 of 1:10 and an optimal dose of hydrogen peroxide of 2.94 mM (100 mg/L), with which a 99.9% removal of dye was obtained. Based on the conditions determined in the homogeneous Fenton process, the heterogeneous Fenton process was developed using as catalysts three types of mill scale from steel transformation processes. With the application of the heterogeneous Fenton process and using mill scale type 2 (high carbon), a dye degradation of 99.8%, a COD elimination of 86.3 and 54.8% of TOC were reported, with an optimum concentration of 15 g/L of mill scale, 2.94 millimolar (100 mg/L) of hydrogen peroxide, pH 3 and 6 hours of reaction. According to the results obtained, the use of mill scale as a catalyst for the Fenton process is an alternative to the use of wastes in the steel industry. It was also demonstrated that the first-order kinetic model fits appropriately to the degradation of methylene blue by homogeneous Fenton and heterogeneous Fenton processes