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Tesis > TEMA

Química [ 574 tesis ]

Tratamiento de Contaminantes [ 11 tesis ]

Horowitz, Gabriel I.. "Estudio de reactores Trickle-Bed : Aplicación al tratamiento de aguas contaminadas" (1999) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El presente trabajo enfoca el estudio de Reactores Trickle-Bed (RTBs), tendiente a su aplicación al tratamiento de aguas contaminadas. Se examina el efecto de la mojabilidad del relleno y de las características espumantes del líquido sobre las transiciones de régimen de flujo pulsante-reptante en RTBs, analizando simultáneamente la capacidad de herramientas no convencionales para diagnosticar dichas transiciones. Estas se determinan por inspección visual y a partir del análisis de series temporales de fluctuaciones de presión, STFP, en el marco de las teorías estadística convencional, de fractales temporales y de caos. Las STFP se miden en la pared de la columna, empleando aire y soluciones acuosas de un surfactante, como fluidos modelo, y lechos conformados por mezclas de partículas hidrofóbicas e hidrofllicas en diferentes proporciones. Se encuentra que tanto la mojabilidad de las partículas como las características espumantes del líquido influyen sobre las transiciones de flujo en RTBs. Por otra parte, se analizan los efectos de emplear un catalizador hidrofóbico sobre la performance de RTBs, utilizando la oxidación catalítica de etanol como reacción modelo, a partir de ensayos en un equipo escala banco. Se determina la conversión de etanol en el RTB relleno con catalizador hidrofóbico, hidrofílico y mezclas de diferentes proporciones de catalizador hidrofóbico y soporte hidrofllíco inerte. Los resultados se interpretan teniendo en cuenta factores hidrodinámicos y de transporte, mediante el planteo y la resolución de un modelo matemático generalmente aceptado para describir el comportamiento de RTBs. Se encuentra que el empleo de catalizador hidrofóbico, diluido o sin diluir, favorece significativamente la performance de RTBs para oxidaciones catalíticas.

Abstract:
Present work is concerned with the study of Trickle-Bed Reactors (TBRs) and their application to wastewater treatment. The influence of packing’s wettabillity and the liquid foaming characteristics on the pulse-trickle flow regime transitions in a TBR is examined, testing simultaneously the suitability of non-conventional tools to diagnose these transitions. They are determined by visual inspection and from the analysis of pressure fluctuation time series, PFTS, according to the conventional statistical theory, a fractal approach and the theory of chaos. PFTS are measured on the column wall using air and aqueous solutions of a surfactant, as model fluids, and beds constituted by mixtures of hydrophobic and hydrophilic particles, in various proportions. Both, the particles wettability and the liquid foaming character, affect flow regime transitions in TBRs. On the other hand, the effect of employing hydrophobic catalysts on TBRs’ performance, taking ethanol catalytic oxidation as a model reaction, is analyzed by carrying out experiments in a bench scale installation. Ethanol conversion is determined in the TBR packed with the hydrophobic or hydrophilic catalyst and mixtures of different proportions of hydrophobic catalyst diluted with the inert hydrophilic support. The results are interpreted taking into account hydrodynamics and mass transfer resistances through a widely accepted mathematical model to describe TBRs’ behavior, which is formulated and solved. The use of hydrophobic catalyst, either diluted with the hydrophilic support or not, deeply improves TBRs’ performance for catalytic oxidations.

Weisz, Ariel Dan. "Interacción de TiO2 con Carboxilatos Acuosos" (2001) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En este trabajo se reportan los resultados del estudio espectroscópico (ATR-FTIR) de la formación de complejos superficiales por químisorción de una serie de ligandos orgánicos (ácidos alifáticos dícarboxílicos, ácido salicílico y carboxipiridinas) sobre TiOz. Los espectros obtenidos a diferentes concentraciones de complejante y diferentes valores de pH se utilizaron para derivar el número mínimo de especies superficiales independientes requeridas para interpretar los datos, sus espectros FTIR, y sus constantes de estabilidad de tipo Langmuir. La información espectroscópica permitió la caracterización estructural de los complejos superficiales, y las constantes de estabilidad de una serie de complejos relacionados se usó para analizar las tendencias de estabilidad. Se muestra que la complejación superficial puede describirse como la quimisorción disociativa electroneutra del ácido neutro, involucrando frecuentemente la formación de quelatos mononucleares con sitios superficiales. Se encuentra una relación lineal de energía libre (LGER) entre la estabilidad de los complejos superficiales y la primer constante de acidez de los ligandos con una pendiente de 1.7. El tipo de estudio presentado en esta tesis será útil en la comprensión del comportamiento de mezclas de contaminantes en el curso de su tratamiento mediante catálisis heterogénea usando dióxido de titanio.

Abstract:
In this work we report the results of a spectroscopic (FTIR-ATR) study of the formation of surface complexes by chemisorption of a series of organic ligands (dicarboxylic aliphatic acids, salicylic acid and carboxypyridines) onto TiO2. The spectra obtained at different complexant concentrations and pH values were used to derive the minimum number of independent surface complexes required to interpret the data, their FTIR spectra, and their Langmuir-type stability constants. The spectroscopic information allows the structural characterization of the surface complexes, and the stability constants give a data set on a series of related complexes that was used to analyze the stability trends. It is shown that surface complexation can be described as the dissociative electroneutral chemisorption of the neutral acid, frequently involving the formation of mononuclear surface chelates. A linear Gibbs energy relationship (LGER) between the stability of the surface complexes and the first acidity constant of the ligand is found with slope 1.7. The type of study presented here should be useful in understanding the behavior of pollutant mixtures in the course of their treatment by heterogeneous photocatalysis using titanium dioxide.

Areco, María del Mar. "Métodos alternativos para el tratamiento de la contaminación ambiental por metales pesados" (2011) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En la actualidad, diversos ambientes acuáticos naturales se encuentran contaminados por metales pesados y/o pesticidas producto del desarrollo industrial y agrícola de las últimas décadas. Los diversos métodos de depuración de efluentes contaminados en uso no siempre son efectivos y en general presentan altos costos de aplicación, por lo que es necesario desarrollar técnicas eficientes, de fácil aplicación, económicas y por sobre todo sustentables con el medio ambiente. En la presente tesis se evaluaron las capacidades de adsorción de dos macroalgas marinas (Ulva lactuca y Gymnogongrus torulosus), una maleza (Avena fatua) y una microalga de agua dulce (Asterococcus limneticus) como posibles biosorbentes de plomo, cadmio, cobre y zinc; así como la adsorción de Glifosato por U. lactuca. También se estudió el efecto de la presencia de estos metales en el crecimiento de A. fatua, siendo el cobre y el zinc los metales que afectan el crecimiento de la maleza, mientras que el cadmio y el plomo presentan alta afinidad por las partículas orgánicas de los suelos quedando menos biodisponibles para la planta. Las eficiencias de remoción de los distintos sustratos fueron determinadas en función del pH, la temperatura, el tiempo de contacto y las concentraciones iniciales de los distintos sorbatos. Los modelos de Langmuir, Freundlich, Temkin y Dubinin- Radushkevich fueron aplicados a los resultados experimentales, siendo el modelo de Langmuir el que mejor describe la adsorción en todos los casos analizados. Las capacidades de adsorción aumentan con el pH y la energía libre del proceso muestra que el sistema es espontáneo. Los estudios cinéticos demostraron que la adsorción de los distintos sorbatos sigue una cinética de pseudo segundo orden para la mayoría de los casos estudiados. Las eficiencias de remoción de los biomateriales soportados en matrices de agar y de HDPE se midieron y los resultados se compararon con los obtenidos para las suspensiones. Por último se evaluó la eficiencia de retención de U. lactuca empaquetada en columnas.

Abstract:
Nowadays, many natural aquatic environments are contaminated by heavy metals and / or pesticides due to industrial and agricultural development during the recent decades. Purification methods for contaminated effluents actually in use are not always effective and generally have high implementation costs, making necessary to develop efficient techniques, easy to apply, economic and environmentally sustainable. In this PhD Dissertation the adsorption capacities of two marine macroalgae (Ulva lactuca and Gymnogongrus torulosus), a weed (Avena fatua) and a freshwater microalga (Asterococcus limneticus), were evaluated as potential biosorbents for lead, cadmium, copper and zinc, as well as the adsorption of glyphosate by U. lactuca. The effects of the presence of these metals in the growth of A. fatua were also studied. Results demonstrated that copper and zinc affect the growth of this weed, while cadmium and lead have high affinity for soil organic particles being less bioavailable for the plant. The removal efficiencies of the different substrates were determined as a function of pH, temperature, contact time and initial concentrations of the different sorbates. Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevich models were applied to the experimental results, and based on the results Langmuir model best describes the adsorption in all cases analyzed. The adsorption capacity increases with pH and free energy of the process shows that the system is spontaneous. Kinetic studies showed that, in most cases studied, the adsorption of different sorbates follows a pseudo second order kinetics. Removal efficiencies of biomaterials supported in agar and HDPE matrices were measured and results were compared with those obtained for batch mode. Finally, adsorption efficiency for U. lactuca packed in columns we evaluated.

Trinelli, María Alcira. "Estudios de procesos de fotodegradación y adsorción de plaguicidas organofosforados para el desarrollo de tecnologías de depuración" (2011-07-08) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Debido al uso intensivo de agroquímicos, estos compuestos han alcanzado diversos ambientes acuáticos naturales, contaminándolos. En particular la utilización de plaguicidas organofosforados se ha incrementado notablemente en las últimas décadas, sin conocerse completamente el comportamiento y destino de los mismos. Las tecnologías para la depuración de efluentes de lavado de los envases y de los equipos aplicadores de plaguicidas no siempre son efectivas, de bajo costo, por lo que es necesario desarrollar técnicas eficientes, de fácil aplicación, económicas y por sobre todo sostenibles con el ambiente. Es por todo lo anterior que ha resultado de interés el estudio de la fotodegradación en solución de glifosato y de clorpirifós por acción de la luz UV, así como los procesos de adsorción de glifosato sobre materiales de diferentes orígenes como las zeolitas naturales o modificadas, y el alga Ulva lactuca procesada previamente. El presente trabajo de tesis mostró resultados favorables para que ambos procesos, la fotodegradación y la adsorción sobre materiales adecuados, solos o combinados puedan aplicarse en la depuración de plaguicidas organofosforados presentes en aguas de desecho.

Abstract:
Due to the intensive use of agrochemicals, these compounds have reached several natural aquatic environments, leaving to the pollution of them. In particular the use of organophosphorus pesticides has increased markedly during recent decades, without knowing well its behavior and their destination. Remediation technologies for containers washing effluents and pesticide application equipment are not always effective, low cost, making it necessary to develop efficient techniques, easy to implement, economic and mostly sustainable with the environment. For all this reasons it has been of interest to study the photodegradation of glyphosate and chlorpyrifos in aqueous solution by the action of UV light and adsorption processes of glyphosate on adsorbents materials such as natural or modified zeolites and pretreated algae Ulva lactuca. This thesis showed favorable results for both photodegradation and adsorption processes on suitable materials. Such processes can be applied individually or combined for remediation of wastewater containing organophosporous pesticides.

Casares, María Victoria. "Biodisponibilidad y toxicidad de metales pesados en aguas naturales con características físico-químicas extremas. Bases para su monitoreo y remediación" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En esta tesis doctoral se presentan los resultados obtenidos en el marco de la aplicación de dos herramientas importantes para ser tenidas en cuenta en el manejo, restauración y monitoreo de ecosistemas acuáticos contaminados por metales pesados: el Modelo del Ligando Biótico y la Fitorremediación, evaluadas en dos aguas naturales de nuestro país con características físico-químicas extremas, como lo constituyen las aguas del Río Pilcomayo, caracterizadas por los elevados valores de sus iones principales como por la gran carga de sólidos que transporta y las aguas del Arroyo Morales, afluente del Río Matanza-Riachuelo, caracterizadas por el elevado pH y elevada concentración de sodio y alcalinidad. El Río Pilcomayo presenta también una gran variación inter-estacional en su caudal que, de acuerdo al análisis realizado, afecta directamente la hidroquímica del río ya que los iones mayoritarios muestran una variación inter-estacional con valores superiores en la estación seca. Los sólidos totales en suspensión son mayores en la estación húmeda y constituyen los principales transportadores de los metales pesados que este río recibe provenientes de la actividad minera en su alta cuenca. El mecanismo determinante del contenido iónico en el agua del Río Pilcomayo en la cuenca baja es la evaporación-cristalización en ambas estaciones. Dado el efecto directo de la hidroquímica sobre la biodisponibilidad y toxicidad de los metales en los organismos acuáticos, se estudió la toxicidad aguda del cobre, cinc, cadmio y plata en la especie nativa Cnesterodon decemmaculatus, en agua del Río Pilcomayo y en agua del Arroyo Morales, que mostró el siguiente patrón: plata>cobre>cadmio>>cinc y en agua del Arroyo Morales; cobre>>cinc. La variable físico-química con mayor influencia sobre la toxicidad de los metales fue la dureza. Se aplicó el Modelo del Ligando Biótico a cada calidad de agua y cada metal para evaluar la validez de una extrapolación inter-específica de la predicción de toxicidad aguda del modelo para la especie P. promelas. La extrapolación mostró ser válida sólo para el cobre en agua del Río Pilcomayo, para el resto, el modelo tendió a sobrestimar la toxicidad. Esto podría deberse a las limitaciones del modelo en cuanto al rango de valores de los parámetros físico-químicos con los que ha sido calibrado, a que los individuos empleados en los ensayos constituían estadíos menos sensibles y/ó a la menor sensibilidad de C. decemmaculatus respecto a P. promelas a la presencia de los metales estudiados. La especie acuática flotante nativa Salvinia minima presentó una gran capacidad para remover nutrientes, cobre y cinc, tanto en medio de cultivo como en un agua natural como el agua del Río Pilcomayo, incrementándose el contenido del metal en la biomasa a mayor concentración del mismo en solución. La remoción de cobre fue fundamentalmente por biosorción. Esto permitiría una recuperación relativamente sencilla del metal removido. Asimismo, esta especie presentó una baja traslocación del metal a la biomasa aérea, evidenciando un efecto protector de la maquinaria fotosintética. Estas características hacen de esta especie una buena elección para el tratamiento de aguas y efluentes con elevados niveles de los nutrintes y metales estudiados. El trabajo realizado en esta tesis contribuye con la evaluación de herramientas que puedan ser aplicadas, en un futuro, en la generación de una normativa y en el manejo y monitoreo ambiental de las aguas basados en las características propias de nuestras especies y nuestros cuerpos de agua.

Abstract:
This PhD thesis presents the results obtained in the application framework of two important technics to be taken into account in the management, restoration and monitoring of aquatic ecosystems affected by heavy metals pollution. The Biotic Ligand Model and Phytoremediation, have been evaluated in two natural waters with extreme water quality characteristics, Pilcomayo river water, characterized by its high major ions concentration and high load of total suspended solids and Morales stream, an affluent of the Matanza-Riachuelo River, with high pH and elevated sodium and alkalinity concentration. Pilcomayo river water discharge also presents a marked inter-seasonal variation which, according to the analysis performed, shows a direct effect on the river water chemistry, given that major ions also showed an inter-seasonal variation with higher values during the dry season. Total suspended solids showed the highest values during the wet season. Likewise, solids transport heavy metals that the river receives from the mining activities which take place in the upper catchment. The main mechanism which determines Pilcomayo river water major ions composition in Misión La Paz is evaporation-crystallization during both seasons. Water chemistry has a direct effect on the bioavailability and toxicity of metals to aquatic organisms. Copper, zinc, cadmium and silver acute toxicity on the native species Cnesterodon decemmaculatus was studied in Pilcomayo River and Morales stream waters showing the following toxicity order: silver>copper>cadmium>>zinc and in Morales stream water: copper>>zinc. The water quality variable with highest influence on heavy metals toxicity was hardness. Biotic Ligand Model was run with Pilcomayo river and Morales stream water quality parameters and each metal in order to evaluate a possible inter-species extrapolation of the models acute toxicity prediction for the species Pimephales promelas. The extrapolation was valid only for copper in Pilcomayo river water. For the rest of the metals the model tended to overestimate heavy metals toxicity. This overestimation can be owed to the models limitation to the range of values of the water quality parameters with which the model has been calibrated, to the use of an elder life stage and/or to the fact that C. decemmaculatus is less sensitive to the metals to which it has been exposed. The aquatic free floating native species Salvinia minima showed a great ability to remove nutrients, copper and zinc in a nutritive solution as well as in Pilcomayo River water. Metal content in biomass increased with metal concentration in solution. Copper was removed mainly by biosorption this would allow the use of a more effective method to recover metals from the biomass. This species also showed a low traslocation rate which possibly indicates a protective mechanism of the photosyntetic systems. S. minima might be useful in phytoremediation of waters and wastewaters with high levels of nutrients and metals. The analysis performed in this thesis contributes to the evaluation of technics which can be applied to the development of regulations and environmental management and monitoring based on the properties of our species and water bodies.

Tufo, Ana Elisabeth. "Retención de contaminantes metálicos y arsénico por oxo(hidr)óxidos de hierro puros y sustituídos" (2013) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El hierro se encuentra en la naturaleza formando parte de diversos compuestos oxidados, en forma de óxidos, hidróxidos y oxo(hidr)óxidos de Fe (II-III). En la naturaleza son raramente encontrados en estado puro y se encuentran asociados a otros elementos por procesos de co-precipitación o adsorción superficial. Ambos procesos les confiere a estos materiales facultades como agentes secuestrantes de contaminantes. En suelos y sedimentos, uno de los oxo(hidr)óxidos de Fe mayoritarios es la goetita (α- FeOOH), mientras que en ambientes con alta concentración de iones cloruro, como los marinos, se puede encontrar la akaganeíta (β-FeOOH). La goetita juega un importante rol en la naturaleza debido a su capacidad para actuar como sumidero de cationes metálicos y aniones. La presencia de akaganeíta en el medio ambiente no es tan común, pero debido a que presenta una alta reactividad superficial y un proceso de síntesis sencillo y económico, es considerada un material promisorio en tecnologías de remediación química. En este trabajo se tesis se llevó a cabo el estudio de la retención de contaminantes metálicos y de arsénico (V) por goetita y akaganeíta. Se estudiaron series de oxo(hidr)óxidos de Fe puros y sustituidos con Cr, Al, Mn, Co, Sn, Cu y Ti. Se realizó una extensa caracterización fisicoquímica, morfológica, estructural y superficial sobre la mayoría de las muestras estudiadas. Se evaluó la influencia de la sustitución, el tiempo de envejecimiento y los diversos métodos de síntesis. Los cationes metálicos se incorporaron a los oxo(hidr)óxidos de Fe en cantidades variables. Conjuntamente el análisis estructural, morfológico y superficial de los sólidos estudiados indicó que la sustitución modifica los parámetros estructurales, la cristalinidad, las dimensiones de las partículas y las áreas superficiales específicas. En todos los casos se pudo comprobar que efectivamente ocurrió el reemplazo parcial de los iones Fe por los metálicos. Además se estudiaron las propiedades de disolución de goetitas puras y sustituidas, con el objeto de evaluar las propiedades de retención del contaminante en diferentes medios ácidos de reacción. El comportamiento de la disolución fue modelada en todos los casos satisfactoriamente. En particular se estudió en profundidad la reactividad química de varias Crgoetitas y se determinó que la velocidad de disolución aumenta en presencia de ácido oxálico y Fe(II). Por otra parte, se estableció que la liberación de Fe y Cr disminuye con el aumento en la sustitución de Cr en los óxidos. El estudio de la reactividad química, se complementó con un análisis comparativo de disolución de goetitas mono-, di- y tri-sustituidas con Cr, Al, Sn, Mn y Co en medio ácido. Los resultados indicaron que la sustitución de Mn favorece la disolución del óxido y que el efecto de este sustituyente prevalece en las muestras di- y tri-sustituidas. Pequeñas incorporaciones de Sn, Al, Co y Cr provocan una disolución mayor con respecto a la goetita pura. En la sustitución de Fe por Cr la constante de velocidad de disolución disminuye drásticamente al aumentar la incorporación del metal y el tiempo de envejecimiento. El estudio de disolución de akaganeítas en medio ácido indicó que sus constantes de velocidad de disolución son mayores en comparación a los valores obtenidos para las goetitas. Por otro lado, se estudiaron las propiedades de adsorción de As(V) sobre los oxo(hidr)óxidos de interés. Este estudio se profundizó para Al-goetitas, evaluándose la influencia del sustituyente, el pH de reacción y la concentración inicial del adsorbato. Se comprobó que el As fue químicamente adsorbido sobre la superficie y que no ocurre la precipitación superficial de FeAsO4(s). La máxima adsorción se logro a pH 5,5 y en una concentración inicial del adsorbato de 25 mg/L. Se determinó que pequeñas sustituciones de Al incrementan notablemente la adsorción por área superficial, y sustituciones mayores la disminuyen. El trabajo se completó con un análisis sobre la capacidad de adsorción de As(V) en varias α-FeOOH y β-FeOOH puras y sustituidas, encontrándose que en los dos oxo(hidr)óxidos la sustitución provocó un aumento en la capacidad de adsorción de As(V). Sin embargo la incorporación de un mismo metal en la estructura de β-FeOOH mejora significativamente sus propiedades de adsorción respecto de las α-FeOOH. El trabajo realizado aporta información relevante sobre la estructura, la reactividad química y las propiedades de adsorción de los oxo(hidr)óxidos en cuestión, aportando datos de interés sobre su rol en la naturaleza como secuestrantes de iones extraños. Los resultados obtenidos permiten extender y optimizar la utilización de goetitas y akaganeítas sintéticas modificadas en tecnologías de remediación.

Abstract:
Iron is found in nature as part of various oxidized compounds in the form of oxides, hydroxides and oxo(hydr)oxides of Fe (II-III). These compounds are rarely found in nature in pure form and are, instead, associated with other elements due to co-precipitation or surface adsorption. By means of these processes, these materials act as sequestrable agents for contaminants. In soils and sediments, one of the major found oxo (hydr) oxides is goethite (α- FeOOH), while in environments with high concentrations of chloride ions, such as seafarers, akaganeite (β-FeOOH) can also be found. Goethite plays an important role in nature due to their ability to act as a sink of metal cations and anions. The presence of akaganeite in the environment is less common, but due to it high surface reactivity and its simple and cheap way of synthesis, it is considered a promising material for chemical remediation technologies. In this thesis a study of retention of metal contaminants and arsenic (V) by goethite and akaganeite has been carried out. A series of pure oxo(hydr)oxides and those replaced with Fe Cr, Al, Mn, Co, Sn, Cu and Ti were investigated, analyzing their physicochemical morphological, structural and surface characteristics. The influence of the substitution, the aging time and the way of synthesis, was also evaluated. It was observed that metal cations were incorporated into the oxo(hydr)oxides of Fe in varying amounts. The analysis indicated that substitutions modified the structural parameters, crystallinity, size of particles, and specific surface areas. The dissolution properties of pure and replaced goethites were also investigated in order to evaluate the contaminant retention properties in different acidic environments. The chemical reactivity of several Cr-goethites were investigated and it was determined that the dissolution rate increases in the presence of oxalic acid and Fe (II). Moreover, it was established that the release of Fe and Cr decreases with increasing substitution of Cr oxides. The dissolution behavior was modeled in all cases satisfactory. Particularly studied in depth the chemical reactivity of various Cr-goethites and determined that the dissolution rate increases in the presence of oxalic acid and Fe (II). Moreover, it was established that the release of Fe and Cr decreases with increasing substitution of Cr oxides. The chemical reactivity study was complemented with a comparative analysis of dissolution goethites mono-, di-and tri-substituted by Cr, Al, Sn, Mn and Co in acid. The results indicated that substitution of Mn oxide favors dissolution and the effect of this substituent prevails in samples di- and tri-substituted. Small additions of Sn, Al, Co and Cr cause a higher dissolution with respect to pure goethite. The substitution of Fe by Cr, made the dissolution rate constant decrease dramatically when the incorporation of the metal and the aging time increased. The comparison of the dissolution rate of akaganeítas in acid indicated that its rate constant was significantly larger in comparison to that presented by goethites. Furthermore, we studied the adsorption properties of As (V) on the oxo(hydr)oxides of interest. This study was deepened to Al-goethites, evaluating the influence of a substituent, the reaction pH and the initial concentration of the adsorbate. It was proved that As is chemically adsorbed on the surface and no precipitation of FeAsO4 was seen on the surface. The maximum adsorption was achieved at pH 5.5, and an initial concentration of the adsorbate of 25 mg/L. It was determined that small substitutions of Al adsorption significantly increased surface area, and higher substitutions diminished it. The work was completed with an analysis of the adsorption capacity of As (V) in several pure and replaced α/β-FeOOH, finding that for both oxo(hydr)oxides under studied, the substitution caused an increase in the adsorption capacity As (V). However the incorporation of a single metal in the structure of β-FeOOH is significantly improved in comparison to that of α- FeOOH. This work provides important information on the structure, chemical reactivity and adsorption properties of the oxo (hydr) oxides analyzed, providing useful information about their role in nature as scavengers of foreign ions. The results obtained may help to extend and optimize the use of synthetic modified akaganeítas and goethites in remediation technologies.

Arango Romero, Paola Andrea. "Evaluación de alternativas para el tratamiento de lixiviados en el relleno sanitario Antanas del Municipio de San Juan de Pasto en Colombia" (2013) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El agua es uno de los recursos naturales más íntimamente unido a la vida, se encuentra de forma abundante en la Tierra, por ello este recurso se ha convertido en tema de discusión a nivel mundial, por la importancia y la necesidad de abogar la gestión sostenible sobre todo de los recursos de agua dulce. En los países en desarrollo, el consumo de agua y la generación de residuos sólidos está en aumento; el tema de la gestión de residuos resulta un problema complejo en el cual se integran conceptos ambientales, económicos, institucionales y sociales. Por todo esto la legislación ambiental en Colombia ha cambiado su normativa para regular el vertimiento a los cuerpos de aguas continentales superficiales, buscando disminuir la contaminación. Las empresas encargadas de el manejo y disposición final de los residuos sólidos urbanos cada día deben implementar metodologías más eficientes para la remoción de los parámetros presentes en los lixiviados. Por tal motivo, la presente investigación tiene como objetivo principal evaluar el actual proceso de tratamiento de lixiviados del relleno sanitario Antanas, con respecto al cumplimiento de la normativa ambiental decreto aplicado hasta el momento y la nueva reglamentación; 1594/84 y el 3930/10 respectivamente, determinar el grado de eficiencia de los procesos de remoción, evaluar tecnologías complementarias alternativas para asegurar el cumplimiento de la nueva normativa ambiental y, desarrollar una evaluación multicriterial que posibilita la participación de distintos actores involucrados en el tema de los residuos sólidos, a través de la elección de criterios que compone las dimensiones técnico-económica, social, ambiental y político institucional, en un marco de calificación directa de las distintas alternativas de tratamiento. Este trabajo se realizó en base a los datos suministrados por la empresa Metropolitana de Aseo de Pasto EMAS S.A. E.S.P para analizar el funcionamiento y eficiencia de la planta de tratamiento de lixiviados, la revisión de material bibliográfico, la comparación de los resultados obtenidos en las pruebas piloto utilizando las tecnologías alternativas de membranas y los humedales como tecnología complementaria al tren de tratamiento de lixiviados, y la aplicación de la metodología de análisis multicriterio. Al analizar los resultados obtenidos durante los monitoreos se logró establecer que el actual tratamiento de lixiviados resulta eficiente en el cumplimiento de la anterior normativa, decreto 1594 de 1984, con los parámetros DQO, DBO5 y sulfatos, donde se obtuvieron remociones al final del monitoreo (marzo del 2012) del 99 y 100% para DQO y DBO5 respectivamente. Los parámetros más críticos resultaron grasas y aceites y sólidos totales con remociones relativamente bajas que no alcanzan a cumplir con la normativa ambiental. Con respecto a DQO, nitrógeno y fósforo se requieren ajustes que permitan mejorar la eficiencia para alcanzar el límite máximo permitido. En el caso de los sólidos suspendidos totales el rendimiento del proceso actual no es eficiente, se esperaría que la mayor remoción de SST ocurra en el reactor de lodos activados y en la planta físico-química, por lo que se requiere implementar acciones de mejora en estos procesos. Un análisis más exhaustivo sobre estas dos etapas del TTL será necesario realizar con la finalidad de identificar el funcionamiento del reactor de lodos, la eficiencia de los coagulantes/floculantes utilizados, la capacidad del sistema en relación a los tiempos de retención y los caudales de efluente utilizados en estas etapas parciales del TTL. También habría que considerar el ingreso del lixiviado del Vaso I en la planta físico-química que podría estar alterando la capacidad de la planta. Del análisis comparativo de las eficiencias de los procesos evaluados para remover los principales componentes de los lixiviados en el marco de las normativas ambientales, tanto en el escenario anterior (decreto 1594 del 84) como con el actual (decreto 3930 de 2010), se observa que las tecnologías de membranas acopladas resultan eficientes y cumplen con la actual normativa (que es más rigurosa que la anterior) aunque no resuelven totalmente el tratamiento ya que generan concentrados con alta carga de materia orgánica que requiere un tratamiento posterior. La tecnología de membranas VSEP por sí misma no mejora significativamente la eficiencia de remoción que tiene el proceso convencional TTL. La tecnología complementaria (TTL+ Humedal) resulta beneficiosa para la remoción de los contaminantes aunque requiere algunos ajustes para alcanzar un mayor nivel de remoción de los SST. Como se observa del análisis de los resultados de la evaluación multicriterial, la tecnología mejor ponderada es el sistema de membranas que claramente en los resultados de las pruebas piloto mostró alta eficiencia en la remoción de los contaminantes, aunque no queda reflejado el aspecto relacionado a los altos costos económicos que su implementación y mantenimiento implica. De igual forma se observa una mayor aceptación a la implementación de sistemas de evaporación, aunque también aspectos vinculados a la calidad del aire y del agua han sido considerados como desfavorables por la mayoría de los actores. Si bien la tecnología complementaria de humedales no fue ponderada favorablemente desde las diferentes dimensiones se identificó como altamente probable de implementar dada su compatibilidad con las políticas, el marco legal y la normativa ambiental existente.

Levy, Ivana Karina. "Estudios mecanísticos y cinéticos en el tratamiento de arsénico en solución acuosa por procesos fotoquímicos" (2013-02-14) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El objetivo de esta Tesis fue evaluar la efectividad de procesos avanzados, con énfasis en los fotoquímicos, para la remoción de arsénico (As). El As es un contaminante de origen principalmente natural, extremadamente tóxico, y se encuentra disuelto en aguas en forma de As(III) y As(V), afectando grandes áreas de nuestro país y del mundo. Se investigaron dos procesos avanzados en fase acuosa. Por un lado, se estudió la fotocatálisis heterogénea reductiva con TiO2 bajo luz UV (FHR) para la transformación de As en la especie no tóxica As(0) y, por otra parte, la remoción de As con nanopartículas de Fe(0) y de magnetita, principalmente en condiciones oxidativas, en oscuridad y bajo irradiación UV-vis. Se investigó la FHR en condiciones anóxicas para la reducción de As(III) y As(V) a distintas concentraciones. Partiendo de una concentración 0,525 mM a pH 3, con el agregado de metanol (MeOH) como agente donor de electrones, se evaluó el efecto de la concentración de MeOH en la velocidad, encontrándose que su adición facilita la FHR y que, en el caso del As(V), es indispensable para que ocurra la transformación, pero no lo es en el caso de As(III). En todos los casos, los productos de la FHR fueron As(0) y AsH3(g) (As(-III)). Se estudió también el efecto del pH en el caso particular de As(III) ya que era necesario conocer si el agregado del ácido era indispensable. Se observó que, a pH alcalino (sin agregado de ácido), la reducción era más eficiente, produciéndose mayor cantidad de As(0) y de AsH3(g). La presencia de As(0) sobre la superficie del TiO2 fue verificada por las técnicas XPS y XANES. El proceso reductivo resultó muy eficiente a pH 3 para As (V ó III) a concentraciones más bajas (por ejemplo, 1 mg L−1, un valor comúnmente hallado en aguas contaminadas naturales), lográndose niveles de As más bajos que los establecidos por la regulación para aguas de bebida (< 10 g L−1), en menos de 30 min. La formación de As(0) resulta una forma excelente para la inmovilización de As(V) y As(III) presentes en medio acuoso. Sin embargo, la generación de AsH3 requiere medidas como la adsorción sobre catalizadores, un segundo paso de FH oxidativa o la utilización de condiciones menos reductoras; esta alternativa fue estudiada de manera preliminar indicando que, en ciertas condiciones experimentales, podría evitarse su formación. Por otra parte, se estudió la remoción de As(III) de soluciones acuosas empleando nanopartículas de Fe(0) (nZVI). Se ensayaron diferentes relaciones de concentración másica de As a Fe total (RC 1:3, 1:10 y 1:100), bajo atmósfera de O2. Se estudió también el efecto de la luz UV-vis. La RC más efectiva, a los 60 min de tratamiento, fue 1:100, con resultados de remoción de 70% en oscuridad, que mejoró a 90% bajo UVvis. Esta RC fue investigada también para la remoción bajo corriente de N2. Los productos sólidos fueron analizados por espectroscopías Mössbauer, XANES y EXAFS con luz sincrotrón, lo que permitió dilucidar las fases de Fe y la especiación de As. Se confirmó mediante XANES que el tratamiento implica la oxidación de As(III) a As(V). En particular, en la condición más efectiva, es decir, RC 1:100 (O2 y luz), se halló mayor porcentaje de As(V) en el sólido y de óxidos de Fe, indicando que la oxidación de As y la formación de óxidos frescos favorecen la remoción. Mediante los espectros Mössbauer, se pudo observar que el As se encuentra incluido en la estructura de los óxidos de Fe. Se estudió además la remoción de As(V) con distintas RC (1:50,1:100,1:10000) en la oscuridad y, con la RC más eficiente (1:100), se estudió el efecto de la luz UV-vis. Se obtuvo remoción total a los 60 min, sin que se registrara, en este caso, efecto de la irradiación. Para confirmar la importancia de las fases oxidadas se estudió la remoción de As(III) y As(V) con nanomagnetita (NM), RC 1:10 y 1:50, en la oscuridad y bajo irradiación UV-vis en atmósfera de O2. A los 60 min, para As(III) con RC 1:50, se alcanzó 73% de remoción en la oscuridad y 90% bajo irradiación, mientras que con As(V) la remoción fue total en ambas condiciones. Se propuso que la alta eficiencia de remoción con nZVI y NM está relacionada con la generación de óxidos in situ. En el caso de As(III), el aumento de la eficiencia bajo irradiación puede explicarse por un incremento en la oxidación de As(III) a As(V) y en los procesos autocatalíticos Fe(II)/Fe(III) que forman óxidos frescos de alta superficie específica. La utilización de nZVI y NM representa una excelente opción para el tratamiento de As frente a los tratamientos convencionales, dado que su aplicación es simple, de bajo costo y de muy baja generación de residuos sólidos.

Abstract:
The aim of this Thesis was to evaluate the effectiveness of advanced processes, with emphasis on photochemical processes, for removal of arsenic (As). Arsenic contamination is mainly natural, its toxicity is very high and it is found in water as As(III) and As(V) affecting large areas of our country and the world. Two advanced processes in aqueous phase were investigated. First, reductive heterogeneous photocatalysis with TiO2 (RHP) under UV light was studied for the transformation of As into the non toxic species As(0) and, on the other hand, removal of As with zerovalent iron nanoparticles and nanomagnetite, mainly under oxidative conditions, in the dark and under UV-vis irradiation. RHP for As(V) and As(III) reduction was studied at different concentrations under anoxic conditions. Experiments starting with a As(III) or As(V) concentration of 0.525 mM, at pH 3 with addition of methanol (MeOH) as electron donor , were performed to evaluate the effect of the MeOH concentration on the As reduction rate; it was found that the MeOH addition enhances the RHP being essential only in the case of As(V) reduction. In all cases, As(0) and AsH3 (As(-III)) were the RHP final products. Particulary, in the case of As(III), the effect of pH was studied. It was found that at alkaline pH, reduction of As(III) was more efficient than at pH 3, and higher amounts of As(0) and AsH3(g) were produced. The presence of As(0) on the surface of TiO2 was verified by XPS and XANES techniques. The reductive HP process was very efficient at pH 3 and at the lowest As (III or V) concentrations used (e.g., 1 mg L-1), a common value found in natural contaminated groundwater), reaching As final levels in solution in agreement with drinking water regulations (< 10 g L−1) in less than 30 min. As(0) formation appears as an excellent way to immobilize arsenic coming from As(V) and As(III) species present in aqueous media. However, AsH3 generation requires further treatment such as adsorption on suitable catalysts, a second TiO2 photocatalytic oxidative step or the use of less reducing conditions in the system; this last alternative was studied in preliminary experiments indicating that, under certain experimental conditions, the formation of AsH3 could be avoided. Furthermore, removal of As(III) from aqueous solutions using zerovalent iron nanoparticles (nZVI) was studied. Different initial As/Fe ratio (CR (mg L-1), 1:3, 1:10 and 1:100), under oxic conditions were evaluated. The effect of UV-vis irradiation was also analyzed. The best results, at 60 min, were obtained using CR 1:100, reaching 70% As(III) removal in the dark and 90% under UV-vis irradiation. This CR was further studied under N2 bubbling. Solid products were analyzed by Mössbauer spectroscopy and XANES and EXAFS with synchrotron light; these techniques allowed the elucidation of the iron phases and arsenic speciation. The oxidation from As(III) to As(V) was confirmed by XANES. Particularly, the amount of As(III) transformed into As(V) and iron oxides proportion found in the solids was the highest for the best condition of As removal (CR 1:100, under oxic conditions and UV light), indicating that removal is improved with arsenic oxidation and fresh oxides formation. Mössbauer spectra showed that arsenic was included into the iron oxides structure. In addition, As(V) removal was studied with different CR (1:50, 1:100, 1:10000) in the dark and also the effect of UV-vis irradiation was evaluated at the best CR (1:100). In this case, total removal was reached at 60 min and no irradiation effect was found. In order to confirm the relevance of the oxidized phases, As(III) and As(V) removal with nanomagnetite (NM), CR 1:10 and 1:50, in the dark and under UV-vis irradiation in oxic conditions was investigated. At 60 min, in the case of As(III) and CR 1:50, 73% of removal was achieved in dark increasing at 90% under irradiation, whereas, in the case of As(V), total removal was obtained in dark and under irradiation. It was proposed that high removal efficiency with nZVI and NM is related with in situ formation of iron oxides. In the case of As(III), the higher efficiency under UV-vis irradiation can be explained by an increase in As(III) oxidation and Fe(II)/Fe(III) autocatalytic processes that led to high specific area oxides formation. Both technologies, nZVI and NM, represent an excellent option for As removal in comparison with conventional treatments, due to the fact that they are simple, low cost technologies with very low solid waste generation.

Salomone, Vanesa Natalia. "Estudios mecanísticos y cinéticos en el tratamiento de uranio (VI) en solución acuosa por procesos fotoquímicos" (2014) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Se estudió la eliminación del U(VI) mediante dos procesos fotoquímicos. Se analizó la transformación fotoquímica del U(VI) bajo irradiación UV-vis sin catalizador (TF) (Cap. 2) y con TiO2 (FHR) en distintas condiciones experimentales (Cap. 3 y 4). El objetivo de la tesis fue analizar el rol de distintas variables relevantes en procesos fotoquímicos, dilucidar mecanismos de reacción y determinar parámetros cinéticos involucrados en la remoción de U(VI) de solución acuosa, para generar herramientas que permitan controlar los procesos involucrados en aplicaciones como tratamiento de aguas naturales o de desecho. En el Cap. 2 se evaluó la eficiencia de la TF en la remoción de U(VI) (0,25 mM), pH 3, bajo atmósfera de N2 y en presencia de 2-propanol (2-PrOH) y ácido fórmico (AF) como agentes reductores. Se estudiaron los efectos del contraión de la sal de uranio utilizada (nitrato, acetato, y perclorato), y del rango de longitud de onda empleada (lámpara de inmersión de Hg de media presión con reactor de cuarzo (230 < λ/nm < 450) o de vidrio (λ > 300 nm). En ausencia de donores, no hubo variación en la concentración de U(VI), excepto en los experimentos con acetato de uranilo, donde la remoción llegó al 16%; el espectro de la solución al final de la reacción mostró la presencia de U(V). Se obtuvieron altos valores de transformación con 2-PrOH y AF. La remoción de U(VI) y la velocidad inicial de reacción fueron mayores con el reactor de cuarzo, atribuible a la mayor intensidad de luz incidente en la solución. El menor rendimiento se obtuvo con acetato, debido a la formación de un complejo de U(IV)- acetato hidrolizable y fácilmente reoxidable en contacto con O2. La mayor eficiencia se obtuvo con nitrato de uranilo, 2-PrOH 1 M y reactor de cuarzo, obteniéndose una disminución en la concentración de U(VI) superior al 95% en 15 min de reacción. En este caso, se generó un depósito gris oscuro muy estable, cuyo análisis por DRX indicó que se trataba de un óxido mixto de U(VI)-U(IV), hecho que confirma la reducción del U(VI). En presencia de AF 1 M, si bien se produce la reducción de U(VI), la especie resultante es un complejo de U(IV)-formiato, soluble en agua, que fue detectado espectrofotométricamente. El sistema fotoquímico más eficiente es el que usa 2-PrOH. En el Cap. 3, se evaluó la eficiencia de la FHR en la remoción de U(VI) (0,25 y 1,25 mM) a pH 3 en presencia de 2-PrOH a distintas concentraciones empleando dos sistemas de irradiación (S), uno de ellos denominado SI (lámpara de alta presión de Xe provista de un filtro BG12 300 < λ < 500, λmáx. = 400 nm) y el otro el mismo usado en la TF (SII). Los mejores resultados se obtuvieron con el SII y reactor de cuarzo, lo cual indicó que los procesos son favorecidos por un mayor número de fotones. La eficiencia de remoción con U(VI) 0,25 mM sin donor fue baja, alcanzándose el 20% en 30 min. La presencia de 2-PrOH es necesaria para que ocurra una mayor remoción de U(VI). La máxima eliminación (80%) se obtuvo con la mayor concentración de 2-PrOH (10 M), en 10 min de reacción. El mayor rendimiento fotocatalítico se obtuvo con nitrato o perclorato de uranilo, tanto en ausencia como en presencia de 2-PrOH (1 ó 10 M). Se comprobó, al igual que en ausencia de TiO2 (Cap. 2), que el acetato afecta negativamente la eliminación de U(VI), ya que el U reducido queda en solución y no puede ser recuperado. El análisis por DRX confirma la deposición de óxidos de U(IV) de estequiometria variable según las condiciones, demostrando que el proceso fotocatalítico ocurre por reducción del U(VI) y precipitación. El análisis por XPS de los sólidos también confirmó la presencia de U(IV) sobre el TiO2. Por otra parte, la transformación fue más eficiente partiendo de U(VI) 1,25 mM, llegando a valores cercanos al 100%. Sin embargo, en estas condiciones, la contribución de la TF de U(VI) fue muy significativa. Por último, en el Cap. 4, se evaluó la eficiencia de la FHR de 0,25 mM U(VI), pH 3 y AF empleando los sistemas de irradiación antes mencionados. Se obtuvieron altos valores de remoción para todas las concentraciones de AF ensayadas, obteniéndose 80% con AF 0,01 M en 10 min de reacción. Se comprobó que altas concentraciones de AF resultan contraproducentes debido a que favorecen la reoxidación del uranio reducido (Cap. 2). Se concluye que es más apropiado el uso de la FH frente a la transformación fotoquímica homogénea como método de remoción de uranio de aguas, debido a que, en presencia del catalizador, se facilita la recuperación del uranio reducido por su deposición sobre el TiO2, lo que hace más estable los depósitos generados y menos dificultosa su separación de la fase líquida.

Abstract:
The removal of U(VI) was study by two photochemical processes. We analyzed the photochemical transformation of U(VI) under UV-vis irradiation without catalyst (PT) (Chapter 2) and with TiO2 (RHP) in different experimental conditions (Chapter 3 and 4). The aim of the thesis was to analyze the role of relevant variables photochemical processes, elucidate reaction mechanisms and determine kinetic parameters involved in the removal of U(VI) from aqueous solution to generate tools to control the processes involved in applications such as natural water treatment or waste. In the Chapter 2 was evaluated PT efficiency in removal of U(VI) (0.25 mM), pH 3, under N2 atmosphere and in the presence of 2-propanol (2-PrOH) and formic acid (FA) as reducing agent. The effects of salt counterion used uranium (nitrate, acetate and perchlorate), and the wavelength range used (Hg immersion lamp medium pressure quartz reactor (230 <λ / nm <450 ) or glass (> λ 300 nm.). In the absence of donor, there was no variation in the concentration of U(VI) except in experiments with uranyl acetate, where removal reached 16%, the spectrum of the solution the end of the reaction showed the presence of U(V). High values were obtained from transformation with 2-PrOH and FA. Removal of U(VI) and the initial reaction rate was higher with the quartz reactor attributable to the greater intensity of light incident on the solution. The lower yields were obtained with acetate due to complex formation of U(IV)-acetate easily hydrolyzable and reoxidizable in contact with O2. The highest efficiency was obtained with uranyl nitrate, 2-PrOH 1 M and quartz reactor, resulting in a decrease in the concentration of U(VI) greater than 95% at 15 min reaction. In this case, we generated a very stable dark gray deposit whose XRD analysis indicated that it was a mixed oxide of U(VI)-U(IV), which confirms the reduction of U(VI). In the presence of FA 1 M, although the U(VI) reduction occurs, the resulting species is a complex of U(IV)-formate, soluble in water, which was detected spectrophotometrically. Photochemical system with 2-PrOH was more efficient. In the Chapter 3, we assessed the efficiency of the RHP in the removal of U(VI) (0.25 and 1.25 mM) at pH 3 in the presence of 2-PrOH in different concentrations using two irradiation systems (S), one of they called SI (high pressure lamp equipped with a filter Xe BG12 300 <λ <500, λ max. = 400 nm) and the other the same used in the PT (SII). The best results were obtained with SII and quartz reactor, which indicated that the processes are favored by a large number of photons. The removal efficiency with U(VI) 0.25 mM without donor was low, reaching 20% in 30 min. The presence of 2- PrOH is necessary for the occurrence of a important removal of U(VI). Maximum removal (80 %) was obtained with the highest concentration of 2-PrOH (10 M) , in 10 min of reaction. The highest yield was obtained with photocatalytic perchlorate or uranyl nitrate, both in the absence and presence of 2-PrOH (1 or 10 M). It was found, as in the absence of TiO2 (Chapter 2), acetate presence adversely affects the removal of U(VI), due the reduced U remains in solution and can not be recovered. XRD analysis confirmed the deposition of oxides of U(IV) of variable stoichiometry depending on conditions, demonstrating that the photocatalytic process occurs by reduction of U(VI) and precipitation. The XPS analysis of the solids also confirmed the presence of U(IV) on the TiO2 . Moreover, the conversion was more efficient starting of U(VI) 1.25 mM, reaching values close to 100 %. However, in these conditions, the contribution of the PT of U(VI) was very significant. Finally, in Chapter 4, we assessed the efficiency of RHP with U(VI) 0.25 mM, pH 3 and FA using the irradiation systems aforementioned. High values were obtained for all removal FA concentrations tested, yielding 80% with AF 0.01 M in 10 min of reaction. It was found that high concentrations of FA are counterproductive because they favor the reduced uranium reoxidation (Chapter 2). We conclude that it is more appropriate to use the HP versus homogeneous photochemical transformation as a method of removing uranium from water, because, in the presence of the catalyst, it facilitates the recovery of depleted uranium for its deposition on the TiO2, it becomes more stable generated deposits and less difficult separation from the liquid phase.

Montesinos, Víctor Nahuel. "Estudios cinéticos y mecanísticos de procesos fotoquímicos para el tratamiento de contaminantes en solución acuosa y fase gaseosa" (2015-03-18) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En esta Tesis se estudió la remoción de contaminantes modelo de origen principalmente antrópico mediante el uso de Procesos Avanzados Oxidativos (PAOs) y Reductivos (PARs) térmicos y fotoasistidos. Como contaminantes de estudio se eligieron Cr(VI), nitrato, compuestos orgánicos volátiles (COVs), aldehídos volátiles (AVs) y óxidos de nitrógeno (NOx). La remoción de Cr(VI) en fase acuosa fue realizada por medio de dos procesos avanzados: 1) nanopartículas de hierro cerovalente (nZVI), tanto en la oscuridad como bajo irradiación UV-vis y 2) fotocatálisis heterogénea (FH) con TiO2 en presencia de ácido cítrico. Se analizó la influencia de pH, cantidad de catalizador, rango activo de los catalizadores en el espectro UVvis y presencia de O2, entre otros en la eficiencia y cinética de remoción. También se analizó la generación de intermediarios de reacción y el rango activo de los catalizadores en el espectro UV-Vis. Adicionalmente, se realizó la caracterización de los sólidos empleando técnicas fisicoquímicas como MEB/EDS, DRX, espectroscopía Raman, XPS, TXRF y TRMC. La remoción de nitrato se estudió en esta Tesis mediante FH bajo irradiación UV-A, empleando ácido fórmico como agente de sacrificio. Se observó la formación de amonio y nitrito en fase acuosa, y NOx en fase gaseosa. Con el objetivo de integrar procesos avanzados en fase acuosa y gaseosa, se hicieron ensayos preliminares de acoplamiento del reactor empleado en la fase acuosa para nitrato con sistemas de tratamiento gaseoso de NOx con radiación UV-C y generación de O3 y su combinación con TiO2. Por otra parte, se diseñó y construyó un reactor gaseoso relleno con TiO2 soportado en fibra de cuarzo que emplea radiación UV-A. Utilizando este último sistema acoplado al fotorreactor acuoso, se evaluó la eficiencia global del sistema en la remoción de nitrato para 0,08 mM ≤ o ≤ 8 mM, incluyendo la remoción oxidativa de los NOx en el reactor gaseoso. Por otra parte, se estudiaron los productos nitrogenados formados en superficie y fase gaseosa a partir del tratamiento de NOx por FH, usando espectroscopía XPS a presión ambiente. En este caso, se evaluó la influencia de la presencia de H2O en la fase gaseosa y de heteroátomos como K en la matriz del semiconductor. Finalmente, se desarrolló un método para evaluar el rendimiento de purificadores de aire comerciales de uso doméstico basados en PAOs/PARs. Los experimentos fueron llevados a cabo en una cámara ambiental de 20 m3 en la que se introdujo una mezcla sintética de COVs en bajas concentraciones como las que se encuentran en el aire de los ambientes interiores (1 - 40 ppb). Dicha mezcla fue tratada por medio de diferentes purificadores de aire comerciales y se monitoreó la emisión de contaminantes secundarios, O3, partículas ultrafinas, temperatura, humedad relativa y la variación de la concentración de las sustancias introducidas, a lo largo de 24 h de operación. Se desarrolló además un método analítico para la determinación de especies reactivas de oxígeno (ROS) en fase gaseosa por medio de compuestos orgánicos que, por reacción con los ROS, se transforman en especies fluorescentes. Se determinaron figuras de mérito como límite de detección, cuantificación y sensibilidad, se estudió la eficiencia de captura y la interferencia del O3 y, finalmente, se determinó la emisión de ROS en 2 purificadores de aire comerciales basados en PAOs. Palabras clave: Cr(VI), ácido cítrico, nitrato, óxidos de nitrógeno (NOx), compuestos orgánicos volátiles (COVs) , procesos fotoquímicos, fotocatálisis heterogénea, TiO2, nanopartículas de Fe cerovalente (nZVI), acoplamiento de reactores en fase líquida y gaseosa, XPS a presión ambiente (APXPS),conductividad de microondas resuelta en el tiempo (TRMC).

Abstract:
In this Thesis, the removal of anthropogenic model pollutants using thermal and photoassisted Advanced Oxidative and Reductive Processes (AOPs and ARPs) was studied. Cr(VI), nitrate, volatile organic compounds (VOCs), volatile aldehydes (VAs) and nitrogen oxides (NOx) were chosen as pollutants for study. The study of aqueous Cr(VI) removal was performed using two advanced processes: 1) zerovalent iron nanoparticles (nZVI), both in the dark and under UV-vis irradiation and 2) heterogeneous photocatalysis (HP) with TiO2 in the presence of citric acid. The studies were focused on the effect of several variables on the Cr(VI) removal efficiency and kinetics such as pH, amount of catalyst and the presence of O2, among others. The generation of reaction byproducts and the active range of the catalysts in the UV-Vis spectrum were also analyzed. Additionally, the solids were characterized before and after the experiments by physicochemical techniques such as SEM/EDS, XRD, Raman Spectroscopy, XPS, TXRF and TMRC. Nitrate removal was studied in this thesis by HP under UV-A irradiation, using formic acid as sacrificial agent. Ammonium and nitrate formation was observed in aqueous phase, whereas NOx were detected in gas phase. In order to integrate advanced processes in aqueous and gaseous phases, preliminary tests were made coupling the reactor used for nitrate removal in aqueous solutions with gas phase NOx treatment systems based on UV-C radiation and O3 generation and its combination with TiO2. Moreover, we designed and built a gas reactor filled with TiO2 supported on quartz fibers which used UV-A radiation. Using this last photoreactor coupled to the aqueous system, the overall efficiency of the system was evaluated for the removal of nitrate 0,08 mM ≤ o ≤ 8 mM, including the oxidative removal of NOx in the gas phase reactor. Furthermore, ambient pressure XPS was used to study the generation of nitrogen species on the surface of TiO2 and in the gas phase during the HP of NOx. In this case, the influence of H2O in the gas phase and K heteroatom in the semiconductor matrix was evaluated. Finally, a method to evaluate the performance of commercial household air purifiers based on AOPs/ARPs was developed. The experiments were conducted in a 20 m3 environmental chamber in which a synthetic mixture of VOCs at usual indoor air concentrations (1-40 ppb) was introduced. This mixture was treated by different commercial air purifiers and the emission of secondary pollutants, O3, ultrafine particles, temperature, relative humidity and the change of VOCs concentration were monitored during 24 h of operation. An analytical method for the determination of reactive oxygen species (ROS) in gas phase was also developed using organic compounds which react with ROS becoming fluorescent compounds. Figures of merit such as detection and quantification limits and sensitivity were determined. Capture efficiency and interference from O3 were studied and, finally, the ROS emissions from two commercial air purifiers based on PAOs were determined. Key words: Cr(VI), citric acid, nitrate, nitrogen oxides (NOx), volatile organic compounds (VOCs), photochemical processes, heterogeneous photocatalysis, TiO2, zerovalent iron nanoparticles (nZVI,) liquid and gas phase reactors coupling, ambient pressure XPS (APXPS), time resolved microwave conductivity (TRMC).

Di Martino, Carla. "Estudio de bacterias del género Pseudomonas en la degradación de hidrocarburos y síntesis de biosurfactantes: análisis del efecto de los polihidroxialcanoatos" (2015-04-29) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Uno de los problemas ecológicos más relevantes en la actualidad es la contaminación ambiental. La biorremediación se ha convertido en una estrategia de gran utilidad, la cual requiere de microorganismos capaces de sobrevivir y adaptarse a estos ambientes contaminados. Ha sido descrito, que la acumulación de polihidroxialcanoatos (PHA) mejora la sobrevida, competitividad y la tolerancia al estrés. Debido a esto, se analizaron microorganismos capaces de acumular PHA aislados de ambientes naturales: P. extremaustralis, aislada de la Antartida; y Pseudomonas sp. KA-08 y Pseudomonas sp. KB- 08, aisladas de ambientes con presencia de altas concentraciones de hidrocarburos. Pseudomonas sp. KA-08 se destacó por su capacidad de degradar hidrocarburos monoaromáticos (BTEX), tolerar altas concentraciones de los mismos y sintetizar compuestos tensioactivos. La búsqueda de los genes claves involucrados en la degradación de BTEX mostró la presencia de las vías TOL y TOD lo cual es un evento poco frecuente en el género Pseudomonas, alcanzando una alta tasa de degradación de xileno como ejemplo de BTEX. Este resultado la destaca como agente degradador de dicho contaminante. Finalmente se decidió analizar la resistencia y capacidad complejante de esta cepa metales pesados como el cobre el cual puede coexistir en algunos sitios contaminados con hidrocarburos. KA-08 toleró concentraciones cercanas a 4 mM de cobre y presentó una alta biosorción que ajusta al modelo de Langmuir. Dado que la presencia de PHA favorece la adaptabilidad bacteriana al ambiente, se analizó el efecto que este polímero posee sobre diversas variables involucradas en la capacidad biorremediadora las cepas KA-08 y Pseudomonas extremaustralis. Los resultados de estos ensayos demostraron que la presencia de PHA en los inóculos de P. extremaustralis favorece la disgregación de biofilms e incrementa la producción de agentes que disminuyen la tensión superficial (TS). En concordancia con esto, se observó que en KA-08 el PHA también afecta favorablemente la síntesis de compuestos que disminuyen la TS. También se determinó que la acumulación de PHA afecta a la adherencia bacteriana al xileno y que dicho efecto podría ser extrapolable a otras Pseudomonas. Así mismo, la acumulación del polímero modificaría características de la superficie celular y produciría un efecto pequeño pero significativo sobre la degradación de xileno especialmente en su isómero más recalcitrante: o- xileno. Los resultados presentados en este trabajo muestran por primera vez la implicancia de la capacidad de acumular PHA sobre características deseables en organismos biorremediadores y evidencian la potencialidad de Pseudomonas sp. KA-08 para ser utilizada como un nuevo agente de degradación de xileno y remoción de cobre de ambientes contaminados.

Abstract:
One of the most important environmental problems is pollution. Bioremediation has become a useful strategy, which requires microorganisms that can survive and adapt to these contaminated environments. It has been reported that the accumulation of polyhydroxyalkanoates (PHAs) improves survival, competitiveness and stress tolerance. Because of this, microorganisms capable of accumulating PHA isolated from natural environments were analyzed: P. extremaustralis, isolated from Antarctica; and Pseudomonas sp. KA-08 and Pseudomonas sp. KB-08, isolated from hydrocarbon contaminated environment. Pseudomonas sp. KA-08 exhibits a high ability to degrade monoaromatic hydrocarbons (BTEX), to tolerate high concentrations thereof and synthesize surfactants. Searching of key genes involved in BTEX degradation showed the presence of both TOD and TOL pathways, which is a rare event in the genus Pseudomonas. Copper tolerance and complexing ability was also tested in KA-08 showing a MIC of 4 mM and high biosorption levels that fits the Langmuir model. Due to PHA promotes bacterial adaptability to the environment; the effect of this polymer was analyzed. Our results showed that the presence of PHA in P. extremaustralis’ inocula promotes biofilms dispersion and increases the production of biosurfactants. In concordance, we observed that PHA synthesis also increase biosurfactant production in KA-08. It was also determined that the accumulation of PHA affects bacterial adherence to xylene. This effect could be extrapolated to other Pseudomonas. Finally, polymer accumulation induced cell surface modifications and produced a small but significant effect on xylene degradation, especially the most recalcitrant isomer: o- xylene. The results presented in this study showed for the first time the implication of PHA accumulation on bioremediation agents‟ desirable characteristics, and showed the potential of Pseudomonas sp. KA-08 as a new agent of xylene degradation and removal of copper from contaminated environments.

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