Optimización del proceso Foto-Fenton para la degradación de contaminantes emergentes fitosanitarios - Cueva Soto, Cristian (2024)
Esta investigación tuvo como objetivo optimizar el proceso foto-Fenton para la degradación de contaminantes emergentes fitosanitarios, evaluando tanto las características físicas de una solución sintética de estos contaminantes como el efecto de factores clave en el proceso de degradación, específicamente: el flujo volumétrico, la relación Fenton y el tiempo de tratamiento. La solución sintética fue caracterizada con una demanda química de oxígeno (DQO) de 103.2 mg O₂/L, carbono orgánico total (COT) de 26.08 mg C/L, demanda biológica de oxígeno (DBO₅) de 45.8 mg O₂/L y pH de 7.65, lo cual dificulta su degradación mediante métodos biológicos convencionales. La metodología empleada incluyó, en primer lugar, la caracterización de la solución sintética. Posteriormente, se llevó a cabo un diseño factorial completo con dos réplicas, resultando en 16 corridas experimentales, en las cuales se fijaron los niveles de los factores: relación Fenton (0.3 – 0.6 H₂O₂/Fe²⁺) manteniendo la concentración de hierro en 100 mg/L, tiempo de tratamiento (30 – 60 min) y flujo volumétrico (0.3 – 0.6 L/min). Este diseño experimental permitió alcanzar un porcentaje de eliminación de DQO del 88.9%. En cuanto a los efectos principales, se observó que la relación Fenton y el tiempo de tratamiento tuvieron un impacto significativo en la degradación, mientras que el flujo volumétrico no mostró un efecto relevante. Se añadieron cinco puntos centrales al diseño factorial para observar la curvatura en los efectos de los factores, y luego se realizó un escalamiento ascendente a una nueva región experimental, ampliando los niveles iniciales. Finalmente, se implementó un diseño central compuesto en esta nueva región experimental, con el cual se logró optimizar el proceso foto-Fenton, alcanzando un porcentaje de eliminación de DQO del 94.51% en las condiciones óptimas de flujo volumétrico de 0.466196 L/min, relación Fenton de 12.7132 (mg/L/mg/L) y tiempo de tratamiento de 71.0319 minutos. Los modelos matemáticos ajustados para predecir la eliminación de DQO, obtenidos mediante la Metodología de Superficie de Respuesta, resultaron estadísticamente significativos. En conclusión, se logró una eliminación máxima de COT y DQO del 81% y 94.51%, respectivamente. Además, se observó que el incremento en la relación Fenton (H₂O₂/Fe²⁺) favorece la eliminación de COT y DQO hasta un cierto límite, después del cual el aumento reduce la eficiencia debido a efectos de autodepuración. En definitiva, el proceso foto-Fenton se demuestra como un método eficaz para la degradación de contaminantes emergentes fitosanitarios.