Combination of advanced oxidation technologies and selective adsorption for the treatment of microcontaminants

Abstract

The impacts of increasing industrialization and its effects on environmental deterioration requires the development of alternative treatment technologies for the removal of the new generated pollutants. Among them, the so-called emerging micro-contaminants, whose presence in the environment is not necessarily new but cause environmental problems, are a matter of concern that require solutions. In recent years, advanced oxidation processes (AOPs) became a suitable alternative in the treatment of effluents due to their versatility in the degradation of organic pollutants of different nature. This property lies in the powerful action shown by the agent generated in all of them: the hydroxyl radical. However, and due to the low concentration in which the pollutants are found in wastewater, their previous concentration would allow to improve the water treatment by AOP and favour the elimination in an even more efficient way. Techniques based on adsorption are good alternatives to facilitate this process. In this context, this doctoral thesis will be focused on the application of various technologies such as adsorption and electro-adsorption for the concentration of micro-contaminants and, thereby, reducing the volume of liquid to be treated; and, on the other hand, the coupling with AOP processes for the final treatment of concentrated emerging contaminants. Therefore, it will be necessary to optimize separately the different technologies, and in the specific case of the AOPs, a special interest will be given in the development of new heterogeneous catalysts and the optimization of the processes for operating in a continuous flow system. In the last phase of the thesis, the design and implementation of a hybrid treatment system will be carried out for the wastewater treatment encompassing the two mentioned steps. Thus, it will be possible to concentrate and degrade the micro-contaminants to complete the cycle of this study

El aumento del deterioro medioambiental debido al incremento de la industrialización obliga a validar nuevas tecnologías para su aplicación en la degradación de nuevos contaminantes, como son los denominados micro-contaminantes emergentes, cuya presencia en el medio ambiente no es necesariamente nueva, ni se presentan en concentraciones elevadas, pero sí generan problemas medioambientales que requieren de solución. En los últimos años, los procesos de oxidación avanzada (AOPs) se revelaron como una interesante alternativa en el tratamiento de efluentes debido a la versatilidad que muestran en la degradación de contaminantes orgánicos de diferente naturaleza. Esta propiedad radica en la potente acción que demuestra el agente generado en todos ellos: el radical hidroxilo. Debido a la baja concentración en la que los contaminantes se encuentran, su previa concentración permitiría mejorar el tratamiento de las aguas mediante AOP y favorecer la eliminación de un modo todavía más eficaz. Las técnicas basadas en adsorción se presentan como buenas alternativas para facilitar dicho proceso. En este contexto, esta tesis doctoral se centrará en la aplicación de diversas tecnologías como la adsorción y la electro-adsorción para la concentración de los micro-contaminantes y con ello reducir el volumen de líquido a tratar; y, por otra parte, el acoplamiento de procesos de AOPs para el tratamiento final de los contaminantes emergentes concentrados. Para ello, será necesaria la optimización por separado de las diversas tecnologías, y en el caso concreto de los AOPs, se prestará especial interés en el desarrollo de nuevos catalizadores heterogéneos y la optimización de los procesos operando en sistema de flujo en continuo. Ya en la última fase de la tesis, se llevará a cabo el diseño y ejecución de un sistema para la realización de un tratamiento híbrido que englobe las dos partes mencionadas, con el que se conseguirá concentrar y degradar los micro-contaminantes para completar así el ciclo de este estudio.

O aumento do deterioro medioambiental debido ao incremento da industrialización obriga a validar novas tecnoloxías para a súa aplicación na degradación de novos contaminantes, como son os denominados micro-contaminantes emerxentes, cuxa presenza no medio ambiente non é necesariamente nova, nin se atopan en concentracións elevadas, pero si xeneran problemas medioambientais que requiren unha solución. Nos últimos anos, os procesos de oxidación avanzada (AOPs) reveláronse como unha interesante alternativa no tratamento de efluentes pola versatilidade que mostran na degradación de contaminantes orgánicos de diferente natureza. Esta propiedade radica na potente acción que mostra o axente xerado en todos eles: o radical hidroxilo. Debido á baixa concentración na que os contaminantes se atopan, a súa previa concentración permitiría mellorar o tratamento de augas mediante AOPs favorecendo a súa eliminación dunha maneira todavía máis eficaz. As técnicas basadas na adsorción preséntanse como boas alternativas para facilitar dito proceso. Neste contexto, esta tese doctoral centrarase na aplicación de diversas tecnoloxías como a adsorción e a electro-adsorción para a concentración dos micro-contaminantes e con isto reducir o volume de líquido a tratar; e, por outra parte, o acoplamento de procesos de AOPs para o tratamento final dos contaminantes emerxentes concentrados. Con isto, será necesaria a optimización por separado das diversas tecnoloxías, e no caso concreto dos AOPs, prestarase especial interés no deseño de novos catalizadores heteroxéneos e a optimización dos procesos operando nun sistema de fluxo en continuo. Xa na última fase da tese, levarase á práctica o deseño e a execución dun sistema para a realización dun tratamento híbrido que englobe as dúas partes mencionadas, co que se conseguirá concentrar e degradar os micro-contaminantes para completar así o ciclo deste estudo.