TRATAMIENTO CATALÍTICO DE CONTAMINANTES FENÓLICOS

MASSA; IVORRA; CECHINI; FENOGLIO; GONZALEZ; HAURE

Termas de Rio Hondo, Argentina

Congreso; XVIII Congreso Nacional del Agua; 2000

   Los efluentes líquidos generados por numerosas industrias químicas contienen productos orgánicos que ponen en riesgo al ambiente, especialmente a los recursos hídricos. En muchos casos estos productos se hallan en tan baja concentración que no es económicamente posible su recuperación, sin embargo estos niveles son suficientemente altos como para contaminar el ambiente si son descargados sin tratamiento. Muchos de estos compuestos son tóxicos y además poco biodegradables; entre ellos se hallan los fenoles.  Los métodos convencionales de tratamiento de estas especies resultan insuficientes para reducir al mínimo la carga contaminante.  Por ello, la tendencia se inclina hacia alternativas más factibles y económicas, como la oxidación parcial de los compuestos orgánicos a compuestos intermedios que sean susceptibles a tratamiento biológico posterior.  Nos proponemos estudiar la oxidación de fenol en medio acuoso por medio de la oxidación catalítica.  El objetivo de este proyecto es desarrollar un catalizador eficiente, de bajo costo y durable, que deberá ser capaz de trabajar en condiciones moderadas de temperatura y presión y de reducir la carga contaminante a valores aceptables o, acondicionarla para un tratamiento posterior con microorganismos.    En este trabajo se compara la actividad catalítica  de cuatro catalizadores en un reactor semibatch con agitación.      Dos de los catalizadores fueron sintetizados en nuestro laboratorio: (A) CuO sobre Al2O3 (35%de CuO): Preparado por el método de sales fundidas utilizando la Cu(NO3)2.como precursor. Parte de la muestra se oxidó a 400°C (A1)  y otra parte a 900°C (A2). (B) CeOx sobre Al2O3 (10% de CeO): Preparado por impregnación a humedad incipiente usando Ce(NO3)6(NH4)2 como precursor. La oxidación posterior se llevó a cabo a  400ºC  por dos horas.  Se ensayaron, además dos catalizadores comerciales (C) Cu0226-S . Engelhard (12,5% CuO y  0,32% de  NiO)                         (D) LK821-2. Topsoe ( 52% CuO y 2% de  ZnO)   Los estudios de actividad catalítica se efectúan en un reactor que posee en su interior una canasta metálica que contiene el catalizador. Una vez alcanzadas las condiciones de operación, las muestras se extraen periódicamente, y se analizan para determinar el contenido residual de fenol (Standar Methods, 1989)y la demanda química de oxígeno, DQO (Standar Methods, 1989).  Para todos los catalizadores se observó un aumento de la actividad, con el incremento de la temperatura de operación. En todos los casos,  los catalizadores presentan un período de inducción de aproximadamente 60 minutos, luego la conversión de fenol aumenta rápidamente hasta valores del  90% aproximadamente.  El catalizador A1  alcanza la mayor conversión en el menor tiempo de operación.  El avance de la reacción mediante GC/MS equipado con una columna HP5 y se observó la formación de ácido acético como producto intermedio.  El efluente gaseoso del reactor se hizo burbujear en una solución saturada de Ba(OH)2 y se observó la formación de un precipitado blanco de CO3Ba. Los resultados obtenidos para la DQO concuerdan  razonablemente con los obtenidos para la variación de la concentración de fenol. Las diferencias observables probablemente se deban a la acumulación de productos intermedios de la reacción : ácido acético y quinonas.  Con el fin de estudiar la performance después de varias horas de tratamiento se realizaron experimentos reusando el catalizador A1, que se mostró como el más activo en las condiciones utilizadas. Se observó que la performance del catalizador de CuO/ alúmina  (A1) sintetizado en el laboratorio es similar o superior a los catalizadores comerciales.  No se detectó desactivación luego de 9 horas de operación.  En todos los ensayos realizados se observó la formación de un compuesto sólido oscuro, insoluble en solventes orgánicos pero que desaparece al ser tratado con agua oxigenada a altas temperaturas.   La formación de este compuesto no identificado fue observada por varios autores que trabajaron en reactores en los que la relación carga de catalizador/volumen de líquido es baja.(Sadana y Katzer (1974), Pintar y Levec (1992),  Fortuny et al. (1995)). Se continuarán preparando, caracterizando y ensayando diferentes catalizadores. Aquellos que presenten mejor comportamiento serán probados en un reactor de tres fases de lecho fijo cocorriente (Trickle Bed) que es el tipo de reactor apropiado para la operación en escala.