| dc.description.abstract | RESUMEN:
El presente trabajo abordo el estudio de la descomposición de fenantreno presente en un suelo
modelo y un suelo real. Se analizaron las propiedades fisicoquímicas de cada medio, tales como;
textura, densidad aparente, densidad real, porosidad, composición elemental, permeabilidad,
área superficial, volumen de poro, Se propuso un modelo matemático basado en Ecuaciones
Diferenciales Ordinarias para describir de forma global la interacción del ozono con el medio
sólido, en presencia y en ausencia de fenantreno, obteniendo así dos parámetros importantes, los
cuales permiten la caracterización de cada medio; la constante de saturación particular del tipo de
suelo (ksat), así como la constante de reacción entre el fenantreno y el ozono (Kr).
En la segunda etapa se realizo el análisis e identificación parcial de los subproductos y productos
finales de la descomposición, generados por la ozonación de los medios porosos contaminados,
además de un estudio sobre el efecto que tiene la presencia de la materia orgánica en la
descomposición de fenantreno por ozonación, para el caso especifico del suelo agrícola.
En base a los resultados obtenidos, se observo que el suelo modelo de tipo comercial, presento
una textura prácticamente arenosa, una morfología homogénea (esférica), con un tamaño de
partícula que varía entre 0.1779 y 0.15mm de diámetro, su composición elemental es prácticamente SiO2, presentando una densidad especifica de 1701.38 Kg/m3, y una densidad real de 2492.50 Kg/m3, lo que repercutió de manera directa sobre su porosidad efectiva de 31%, de
cierta manera, el efecto que tiene la porosidad influyo sobre la deposición del contaminante
presente, así como la capacidad de adsorción en el medio, observando en base a lo anterior, que
se tuvo un efecto mínimo en cuanto a la adsorción del contaminante, provocando con ello, un
efecto de cristalización, situación asociada directamente con la eficiencia en la remoción de dicho
contaminante, pues bajo estas condiciones se obtuvo un 79% de remoción de fenantreno.
En el caso del suelo agrícola se determino una textura arcillo-arenosa, cuya morfología fue
heterogénea, es decir no se tiene una forma geométrica definida, el tamaño de partícula vario
entre 0.1779 y 0.05mm de diámetro, aun después del proceso de tamizado. Su composición
elemental es prácticamente oxido de silicio y montmorrilonita, provocando con ello una menor densidad aparente (999.52 Kg/m3), pero a diferencia del medio anterior, se obtuvo una mayor
densidad real (2673.55 Kg/m3), provocando con ello mayor área superficial, así como una mayor
porosidad (57.14%), parámetros que repercuten de manera directa sobre la adsorción del
contaminante, así como su deposición en forma de cristales, limitando su tamaño de acuerdo al
volumen de poro, incrementando la superficie de contacto entre el ozono y el contaminante,
situación que repercutió sobre la eficiencia en la degradación del fenantreno en el medio,
obteniendo un 95.29%, presentando una mejor degradación en este medio, confirmando que, las
propiedades fisicoquímicas repercuten de manera directa sobre la técnica de remediación de
suelos contaminados. Se confirmo también, que las propiedades fisicoquímicas, repercuten de
manera directa sobre la dinámica de degradación del fenantreno por ozonación. Observando que
es posible tener una descomposición más rápida del contaminante y de los subproductos
formados a partir del proceso de ozonación, en un medio con características similares a las del
suelo agrícola calcinado.
Con respecto a la propuesta, desarrollo e implementación del modelo matemático, se obtuvo un parámetro de saturación característico para el medio (ksat), siendo de 10.91x10-2 s-1 para la arena horneada y de 9.97x10-2 s-1 para el caso del suelo agrícola, dicho parámetro representa el
fenómeno de saturación del medio poroso por ozonación. Por otro lado, mediante dicho modelo
fue posible la obtención de una constante cinética de reacción del fenantreno con el ozono en fase gaseosa, cuyo valor fue de Kr = 14.01x104 [g suelo /mg fenantreno*s
En la segunda etapa se llevo a cabo la identificación de los subproductos así como su dinámica de
formación y descomposición, logrando identificar fenantroquinona e hidroquinona, así como
ácidos de cadena corta como el acido ftálico, oxálico como productos finales de la
descomposición, observando que las propiedades fisicoquímicas no repercuten de manera directa
sobre la naturaleza de los subproductos formados, pero si sobre la velocidad de formación y
descomposición de los mismos, siendo más rápida y efectiva para el caso del suelo agrícola.
Finalmente se estudio el efecto que tiene la presencia de la materia orgánica en un suelo de tipo
agrícola, comprobando que en su presencia, la eficiencia en la remoción del contaminante
disminuye, aumentando la cantidad de ozono necesaria para la degradación, al demandar ozono
para efectuar su descomposición, sin embargo, la cinética de la descomposición no se vio afectada
por tal presencia, confirmando que no se tiene un efecto negativo.
ABSTRACT:
The present study addressed the study of the decomposition of phenanthrene present in a ground
floor and actual model. We analyzed the physicochemical properties of each medium, such as,
texture, bulk density, particle density, porosity, elemental composition, permeability, surface area,
pore volume, was proposed a mathematical model based on ordinary differential equations to
describe comprehensively the ozone interaction with the solid medium in the presence and
absence of phenanthrene, thus obtaining two important parameters, which allow the
characterization of each medium, the saturation constant particular soil type (ksat) and the
reaction constant between phenanthrene and ozone (Kr).
In the second step was performed the analysis and identification of partial-products and end
products of the decomposition generated by ozonation contaminated porous media, and a study
on the effect of the presence of organic matter decomposition phenanthrene by ozonation, for
the specific case of agricultural land.
Based on these results, it was observed that the commercial model soil, present a virtually sandy
texture, a uniform morphology (spherical) with a particle size ranging between 0.1779 and
0.15mm in diameter is practically elemental composition SiO2, presenting a specific density of
1701.38 kg/m3, and a true density of 2492.50 kg/m3, which impacted directly on the effective
porosity of 31%, in some way, the effect of porosity influenced the deposition the contaminant
and the adsorption capacity of the medium, based on observing this, that had a minimal effect in
terms of adsorption of the contaminant, thereby causing an effect crystallization situation directly
associated with the efficiency in the removal of that pollutant, because under these conditions
was obtained for 79% removal of phenanthrene.
In the case of agricultural soil texture was determined sandy clay, whose morphology was
heterogeneous, ie not having a defined geometric shape, the particle size ranged between 0.1779
and 0.05 mm in diameter, even after the screening process. Its elemental composition is virtually
montmorrilonita silicon oxide, thus causing a lower apparent density (999.52 kg/m3), but unlike
the above medium was obtained a higher true density (2673.55 kg/m3), thereby causing greater
area surface and a higher porosity (57.14%), parameters that impact directly on the adsorption of the pollutant and its deposition as crystals, limiting its size according to the pore volume,
increasing the contact surface between the ozone and the contaminant that was relevant situation
efficiency phenanthrene degradation in the environment, obtaining 95.29%, presenting a better
degradation in this medium, confirming that the physicochemical properties have a direct impact
on the technique of soil remediation contaminated. It was also confirmed that the
physicochemical properties, have a direct impact on the dynamics of phenanthrene degradation
by ozonation.
Noting That it is possible to have a more rapid breakdown of the contaminant and of the Products
Formed from the ozonation process in a medium with similar Characteristics to calcined
agricultural soil.
Regarding the proposal, development and implementation of the mathematical model, we
obtained a saturation parameter characteristic for the middle (KSAT), being 10.91x10-2 s-1 for
baked sand and 9.97x10-2 s-2 for the case of agricultural land, this parameter represents the
phenomenon of saturation of the porous media by ozonation. Furthermore, using this model it
was possible to obtain a reaction rate constant of phenanthrene with the gas phase ozone, which
value was 14.01x104 Kr = [g soil / mg phenanthrene * s.
In the second stage was conducted to identify the products as well as their dynamic formation and
decomposition, obtaining phenanthroquinone identify and hydroquinone, as well as short chain
acids such as phthalic acid, oxalic as end of decomposition products, noting that the no
physicochemical properties have a direct impact on the nature of the products formed, but if on
the formation and decomposition rate thereof, being more rapidly and effectively in the case of
agricultural land.
Finally we study the effect of the presence of organic matter in agricultural soil type, proving that
in his presence, the removal efficiency of contaminant decreases, increasing the amount of ozone
required for degradation, the ozone demand to perform decomposition, however, the kinetics of
decomposition was not affected by such a presence, confirming that there is no negative effect. | |
