Fotodegradación de Arsénico

AMBIENTAL SOCOTER 11/26/2010
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C H I L E w w w . a m b i e n t a l s o c o t e r . c l
TECNOLOGÍAS AVANZADAS DE OXIDACIÓN
PARA LA
FOTODEGRADACIÓN
DEL ARSÉNICO
Relator:
Cristián González Garrido
Gerente Ambiental Socoter

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INDICE
1. INTRODUCCIÓN.
2. EN QUE CONSISTE ESTA TECNOLOGÍA.
3. VENTAJAS.
4. DEGRADACIÓN DEL CIANURO.
5. BASE PRACTICA.
6. IMPLEMENTACION.

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1. INTRODUCCIÓN.
• El Arsénico es extremadamente tóxico para plantas, animales y seres
humanos.
• Si bien el As no se clasifica como metal en la tabla periódica, su ubicación
está en el límite y, dado que en su capacidad de formar oxoaniones con
dos estados de oxidación tiene un comportamiento similar a otros
cationes metálicos, aquí lo trataremos como tal.
• Los estados de oxidación del arsénico son +V, +III, 0 y –III.
• En aguas naturales, aparece usualmente como ácido arsenioso y/o
arsenitos y ácido arsénico y/o arseniatos.
• En ambientes aireados, el As(III) tiende a oxidarse a As(V),
especialmente a pH alcalino.
• Este elemento contamina las aguas a partir del lixiviado de minerales o
suelos, tanto por procesos naturales como por actividades del hombre.

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1. INTRODUCCIÓN.
• La toxicidad del As depende de la especiación. Las especies inorgánicas
son más tóxicas que las orgánicas unidas y el As(III) es unas 60 veces
más tóxico que el As(V).
• El arsénico en aguas es responsable de una enfermedad conocida como
hidroarsenicismo crónico regional endémico (HACRE), que culmina en
lesiones y cáncer de piel.
• Uno de los mayores problemas ambientales que se presenta en Chile es
la contaminación de las aguas con Arsénico (As). La contaminación con
As puede deberse a procesos naturales o a instalaciones industriales,
principalmente mineras. Por ejemplo, en el norte de Chile, principalmente
en la II Región, existe una elevada contaminación con As de las aguas
naturales, tanta que la expectativa de vida es menor que la media
nacional, debido al cáncer a la piel, a problemas cardiovasculares y a
enfermedades respiratorias asociadas a la presencia de dicho elemento.

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1. INTRODUCCIÓN.
• Los valores máximos permitidos por las Normas Chilenas son:
Agua Potable (NCh 409): 0,01 mg/L
Aguas Servidas (NCh 609): 0,5 mg/L
Descarga de residuos líquidos a (D.S.90) :
Cuerpos de Aguas Fluviales: 0,5 mg/L
Aguas Lacustres: 0,1 mg/L
Aguas Marinas dentro ZPL: 0,2 mg/L
Aguas Marinas fuera ZPL: 0,5 mg/L
Infiltración Vulnerabilidad Media y Baja (D.S.46): 0,01 mg/L.
• La mayor parte del arsénico presente en minerales se encuentra como
arsenopiritas (FeAsS), realgar (AsS) y orpiment (As2S3), minerales que se
encuentran habitualmente mezclados con las especies de cobre que se
llevan a procesos industriales.

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2.1. ¿QUÉ ES FOTÓLISIS?
Disociación de moléculas orgánicas complejas por efecto de la luz. Es el
proceso en el que se basa la fotosíntesis.
Fotólisis del agua: H2O + hv → H+ + OH-
2.2. ¿QUÉ ES CATÁLISIS?
Consiste en la alteración de la velocidad de una reacción química,
producida por la presencia de una sustancia llamada catalizador, que no
resulta químicamente alterada en el transcurso de la reacción.
2. EN QUE CONSISTE ESTA TECNOLOGÍA
La Fotocatálisis Heterogénea (FCH), es el proceso más eficiente de las
Tecnologías Avanzadas de Oxidación (TAOs), que se basan en procesos
fisicoquímicos capaces de producir cambios fundamentales en la estructura
química de los contaminantes.

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2.3 ¿QUÉ ES FOTO-CATÁLISIS?
Reacción catalítica que involucra la absorción de luz por parte de un
catalizador o sustrato.
Durante este proceso ocurren reacciones de oxidación, así como de
reducción.
Se puede aplicar la fotocatálisis a:
i. Oxidación de compuestos orgánicos
ii. Reducción de iones inorgánicos
iii. Reducción de otros compuestos orgánicos .

Se habla de fotocatálisis heterogénea porque las fotorreacciones transcurren
en la superficie del catalizador (en la interfase líquido-sólido o gas-sólido).
La fotocatálisis heterogénea permite la degradación, e incluso la
mineralización, de gran variedad de compuestos orgánicos según la reacción
global siguiente:
Ecuación 1: Reacción Global de Fotocatálisis Heterogénea.
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2.4 ¿QUÉ ES FOTO CATÁLISIS HETEROGENEA?
Catalizador H2O + CO2 + Ácidos MineralesContaminante + OH + O2
hv

Banda de
Conductividad
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2.5. PROCESO FOTO CATALÍTICO
Banda de
Valencia
Energía
UV
h+
e-
0
.
2
-
02 Foto Reducción
Foto Oxidación
.
OH + H+
H2
O
Cr (VI) → Cr (III)
Hg++ → Hg°
.
OH + Orgánico → CO2 + H2O
EnergíadeSepaeración
Recombinación
TiO2
TiO2 + hV → e-
BC + h+
BV (l < 390 nm)
Ecuación 2: Generación del par electrón-hueco
.
OH + As(III) → As(V) + H2O

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3. VENTAJAS:
En el agua:
i. Transforma químicamente al contaminante.
ii. Mineralización completa (destrucción) del contaminante.
iii. Elimina contaminantes refractarios que resisten otros métodos de
tratamiento.
iv. No genera lodos.
v. Trata contaminantes a muy baja concentración (ppb).
vi. No forma subproductos de reacción, o se forman en baja
concentración.
vii. Mejora las propiedades organolépticas del agua.
viii. Elimina efectos sobre la salud de desinfectantes y oxidantes residuales.

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3. VENTAJAS:
Otras:
i. Consume menos energía que otros métodos.
ii. Elevada vida útil.
iii. Amigable ambientalmente.
iv. Sin Productos Químicos.
v. Económicos, Rápida Amortización.
vi. Sencillos.

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4. DEGRADACIÓN DEL ARSÉNICO:
1° Etapa: Camino Oxidativo:
1.1 Arsenito (As+3) => Arseniato (As+5).
a) H3AsO3 + H2O + [OX] H2AsO4
- + 3H+ / pH=9
b) H3AsO3 + H2O + [OX] HAsO4
-2 + 4H+ / pH=9
1.2 As+5 se hace reaccionar con Fe (III), para su extracción
por filtración.
2° Etapa: Camino Reductivo: (Ausencia de Oxígeno)
Arseniato / Arsenito (As+5 / As+3) => Arsénico (As0).
As+5 + CH4O As0 + H2O + CO2 / pH=3
FC; hv
FC; hv
FC; hv

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5. BASE PRÁCTICA.
Ensayos de Laboratorio:
Antecedentes:
• FC: 0 @ 10%(m/v)
• Caudal: 170 mL/min
• Xi As(III): 1,0 mg/L
Resultados:
• TRH: 240 min
• Xf As(III): 0,02 mg/L
• Eficiencia: 98%
AGUA
Reactor
Fotocatalítico
Bomba
Recirculadora
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 30 60 120 180 240
ArsénicoResidual(mg/L)
Tiempo (min)
As(
III)

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6. IMPLEMENTACIÓN.
1. Equipo Piloto
Modelo
Capacidades
Consumo
[kWh]
Dimensiones
Frente * Alto * Fondo
[cm]
Hidráulica
[m3/día] [L/min]
Estanque
[L]
Foto catalizador
[gr]
Intensidad
Ultravioleta
[mW/cm2]
DFC- 18-P 14,4 - 101 10 - 70 200 1 - 24
40.000
a 250.000
0,38 60 * 180 * 60
CARACTERÍSTICAS:
• Estanque de acumulación.
• Bomba de recirculación.
• Pre tratamiento por filtración.
• Reactor Foto Catalítico.
• Rotámetro regulador de flujo.
• Intensidad UV pre-calibrada
• Foto catalizador pre-calibrado.

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6. IMPLEMENTACIÓN.
2. Sistema Batch.
Estanque
IN
OUT

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6. IMPLEMENTACIÓN.
3. Sistema Continuo
OUT
IN

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6. IMPLEMENTACIÓN.
4. Fuente Luminosa.
Define la fuente lumínica que se ha de usar.
• Reactor UV el cual obtiene la luz de lámparas ultravioleta
• Reactores Cilíndricos Parabólicos Compuestos ( Reactor CPC).
Reactor UV
Reactor CPC

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6. IMPLEMENTACIÓN.
5. Datos para Dimensionamiento.
Los principales parámetros a obtener son entre otros:
• Análisis Físico-Químico de las Aguas.
• Caudal del RIL: m3/día o m3/hr
• Tipo de Agua: Aguas Superficiales.
Pozo Profundo
Red Agua Potable.
• Sistema requerido: UV o CPC.

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Muchas Gracias !!
CRISTIÁN GONZÁLEZ GARRIDO
Cel. +569 8139 10 66
cgonzalez@socoter.com

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