Síntesis electroquímica de ferratos y su aplicación en la remediación de aguas contaminadas con hidrocarburos de petróleo

• Autor: Morales Ramos, José Luis Antonio
• Formato: tesis de maestría
• Fecha de Publicación: 2023
• Institución: Universidad Nacional de Ingeniería
• Repositorio: UNI-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:cybertesis.uni.edu.pe:20.500.14076/27354
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.14076/27354
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Medio ambiente; Remediación de aguas contaminadas; Electroquímica de ferratos; Contaminación con hidrocarburos de petróleo; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#1.04.03

Los recursos hídricos son vitales para la supervivencia de toda clase de vida que habita nuestro planeta, a pesar de ello, la humanidad aún no es tan consciente de ello: cifras de la UNESCO indican que el 80% de toda el agua residual y municipal que generamos van a parar al medioambiente contaminando gravemente estos recursos. En el Perú, la contaminación del agua es un problema grave, el vertimiento de relaves y derrames de petróleo ocurren cada vez con mayor frecuencia contaminando ríos, lagunas y mares, todo este problema se agrava con la inacción de las autoridades y la inexistencia de mecanismos tecnológicos de respuesta ante estos sucesos. Por esta razón, es de gran importancia proteger nuestros recursos hídricos y de suma urgencia recuperar los lugares impactados, considerando que en nuestro país no se cuenta con mecanismos de remediaciones realmente eficaces para la limpieza y recuperación de las aguas contaminadas. En el presente trabajo se plantea una alternativa de remediación de aguas contaminadas con hidrocarburos de petróleo, específicamente enfocada en la eliminación del benceno, tolueno y xileno (BTX), hidrocarburos aromáticos altamente tóxicos y peligrosos debido a su alta movilidad acuática y su gran capacidad de forman emulsiones en medios acuáticos. La alternativa que se presenta consiste en el uso de un potente agente oxidante, inocuo para el medio ambiente, el ion ferrato FeO4-2: Fe (VI), el cual tiene la capacidad de oxidar de manera eficiente contaminantes altamente persistentes como fármacos, pesticidas, hidrocarburos, bacterias, etc. Así mismo al reducirse posee propiedades coagulantes que le permiten remover metales pesados. Este oxidante fue sintetizado electroquímicamente utilizando como electrodo de trabajo el acero de soldadura (AL). Este acero fue seleccionado a partir de un grupo de materiales industriales de acero de distinta naturaleza por presentar la mayor actividad electroquímica. Esta actividad electroquímica fue determinada a partir de la medición de la densidad de corriente del pico catódico de reducción de ferratos, asociada a la cantidad de iones ferratos producidos y a el cálculo de la energía de activación en la región de transpasivación, asociada al grado de facilidad con el que se lleva a cabo el proceso de migración de iones que favorece en gran medida la síntesis de ferratos. La presencia y concentración de importantes intermediarios en la superficie de síntesis como goethita y magnetita y así como el contenido de carbono y silicio presentes en el bulk y en la capa de pasivación del acero de soldadura (AL), respaldaron la alta actividad electroquímica encontrada. Una vez seleccionado el acero de soldadura como electrodo de trabajo, se optimizaron las variables de densidad de corriente y concentración del medio alcalino que permitieron obtener una eficiencia de corriente máxima del 40%. Se midió el tiempo de electrólisis con el cual se obtuvo la máxima concentración de ferratos, este tiempo fue aplicado para la síntesis in situ de ferratos para la inmediata dosificación sobre muestras de aguas contaminadas con benceno, tolueno y xileno (BTX). Durante la aplicación de ferratos in situ para la remoción de los aromáticos BTX se evaluó 5 niveles de dosificación del oxidante Fe (VI)/ Contaminante (BTX). Se removió el 99% de benceno, tolueno y xileno utilizando el nivel de dosificación Oxidante Fe (VI) / Contaminante (BTX) de 30 en un tiempo máximo de 60 min. Asimismo, se logró la máxima remoción de 99% de Xileno y 95 % de tolueno en un buffer básico (NaHCO3 y NaOH) de pH 10 a los 40 y 50 minutos de reacción respectivamente. A pesar de tratarse de una cinética de segundo grado, las altas correlaciones muestran que este proceso de remediación satisface una cinética de seudo primer orden donde el Fe VI) actúa como catalizador. Finalmente, se midió los porcentajes de movilidad acuática para el benceno, tolueno y xileno los cuales fueron de 22.6 %, 18.3% y 9% respectivamente.