Homogeneous and heterogeneous aqueous phase oxidation of phenol with fenton-like processes

Abstract

A les passades dècades, s’han desenvolupat diverses tècniques basades en l’oxidació química a fi de superar els inconvenients associats al tractament d’aigües residuals industrials. Els processos d’oxidació avançada (AOPs) són efectius en la degradació de contaminants no biodegradables presents en aigües residuals i freqüentment permeten una quasi total degradació sota condicions raonables de pressió i temperatura. Entre elles, el procés Fenton és àmpliament utilitzat malgrat els seus molts inconvenients, com sensibilitat al pH, formació de fangs i pèrdua de les espècies actives. Aquest treball dissenya diferents alternatives de millora d’aquests inconvenients usant processos basats en Fenton per a l’oxidació homogènia i heterogènia de fenol. Així, l’addició d’agents quelants permet ampliar el rang efectiu de pH. Així mateix, l’ús de nanoferro zero valent suportat sobre materials carbonosos millora la capacitat d’eliminació i suprimeix la requerida separació del fang d’hidròxid de ferro.

En las pasadas décadas, se desarrollaron diversas técnicas basadas en la oxidación química para superar los inconvenientes asociados al tratamiento de aguas residuales industriales. Los procesos de oxidación avanzada (AOPs) son efectivos en la degradación de contaminantes no biodegradables presentes en aguas residuales y frecuentemente permiten una casi total degradación bajo condiciones razonables de presión y temperatura. Entre ellas, el proceso Fenton es ampliamente utilizado pese a sus muchos inconvenientes, como sensibilidad al pH, formación de fangos y pérdida de las especies activas. Este trabajo diseña diferentes alternativas de mejora de estos inconvenientes usando procesos basados en Fenton para la oxidación homogénea y heterogénea de fenol. Así, la adición de agentes quelantes permite ampliar el rango efectivo de pH. Igualment, el uso de nanohierro cero valente soportado sobre materiales carbonosos mejora la capacidad de eliminación y suprime la requerida separación del fango de hidróxido de hierro.

In the last decades, various chemical oxidation techniques have been developed to overcome the inconveniences associated to conventional treatment of industrial wastewaters. Advanced oxidation processes (AOPs) have been reported to be effective for the degradation of soluble organic contaminants from wastewaters containing non-biodegradable organic pollutants, because they can often provide an almost total degradation, under reasonably mild conditions of temperature and pressure. Among them, Fenton process is widely implemented, although it has many drawbacks such as pH sensitivity, formation of sludge and loss of active species. Therefore, this work is specially focused on different alternatives to overcome the above drawbacks using Fenton-like processes for homogeneous and heterogeneous oxidation of phenol. Thus, the addition of chelating agents allowed broading the pH range of efficient operation. In turn, the use of nano zero valent iron supported on carbon materials enhances the removal performance and eliminates the subsequent separation of iron hydroxide sludge.