Kinetic Modeling of the UV/H2O2 Process: Determining the Effective Hydroxyl Radical Concentration

A kinetic model for pollutant degradation by the UV/H2O2 system was developed. The model includes the background matrix effect, the reaction intermediate action, and the pH change during time. It was validated for water containing phenol and three different ways of calculating HO° level time-evolution were assumed (non-pseudo-steady, pseudo-steady and simplified pseudo-steady state; denoted as kinetic models A, B and C, respectively). It was found that the kind of assumption considered was not significant for phenol degradation. On the other hand, taking into account the high levels of HO2° formed in the reaction solution compared to HO° concentration (~10–7 M >>>> ~10–14 M), HO2° action in transforming phenol was considered. For this purpose, phenol-HO2° reaction rate constant was calculated and estimated to be 1.6x103 M-1 s-1, resulting in the range of data reported from literature. It was observed that, although including HO2° action allowed slightly improving the kinetic model degree of fit, HO° developed the major role in phenol conversion, due to their high oxidation potential. In this sense, an effective level of HO° can be determined in order to be maintained throughout the UV/H2O2 system reaction time for achieving an efficient pollutant degradation

Comparative Photodegradation Study of Atrazine and Desethylatrazine in Water Samples Containing Titanium Dioxide/Hydrogen Peroxide and Ferric Chloride/Hydrogen Peroxide

Results are reported for a comparative photodegradation study of atrazine and desethylatrazine in water using TiO 2 /H 2 O 2 , FeCl 3 /H 2 O 2 , and photolysis. Deionized water and ground water spiked with atrazine or desethylatrazine at 36 mg/L were irradiated by using a xenon arc lamp and/or sunlight. After irradiation, the water samples containing the spiked pesticides were preconcentrated by using C 18 solid-phase extraction disks and analyzed by gas chromatography with nitrogen-phosphorus and mass spectrometric detection. A relative percentage of 7% desethylatrazine was detected in samples removed after 20 and 4 min of sensitized photodegradation with TiO 2 and Fe 3+ , respectively. Atrazine and desethylatrazine did not degrade when solar irradiation (in winter) and deionized water were used. Atrazine degraded faster than desethylatrazine when a xenon arc lamp or sunlight plus FeCl 3 was used, with half-lives varying from 5 to 11 min and from 19 to 26 min, respectively. In other photodegradation experiments, the degradation of atrazine was slightly higher than that of desethylatrazine. This study shows that desethylatrazine has slightly higher stability than atrazine in environmental water samples; this stability accounts for the frequent detection of desethylatrazine together with atrazine in natural waters

Determinación espectrofotométrica sensible del peróxido de hidrógeno en muestras de agua procedentes de procesos de oxidación avanzada : Evaluación de posibles interferencias

RESUMEN: La determinación de peróxido de hidrógeno (H2O2) en muestras de agua real se llevó a cabo de una manera sencilla y sensible. Las condiciones óptimas de funcionamiento resultantes de un diseño experimental factorial completo fueron 450 nm, 50 mm y 6 x 10-3 M de longitud de onda de absorción, longitud de trayectoria de la celda de cuarzo y concentración final de la solución de monovanadato de amonio, respectivamente; permitiendo la cuantificación de 2.94x10-3 mM de H2O2. Se validó el método analítico propuesto y se investigó el efecto de la matriz obteniendo un método selectivo. Además, se aplicó el método analítico desarrollado para estudiar la evolución de H2O2 en la descontaminación de agua que contenía 6,73x10-5 mM de antraceno y 1,19x10-5 mM de benzo[a]pireno utilizando el sistema UV/H2O2. Se encontró que el nivel óptimo de H2O2 que permitía cerca del 45% de mineralización y una eliminación de los hidrocarburos aromáticos policíclicos objeto de estudio superior al 99% fue de 2,94x10-1 mM, permaneciendo aproximadamente 1,47x10-1 mM de H2O2 después de 90 min de tratamiento.ABSTRACT: Hydrogen peroxide (H2O2) determination in real water samples was carried out in a simple and sensitive way. The resulting optimal operating conditions from a 23 full factorial experimental design were 450 nm, 50 mm and 6x10-3 M for the absorption wavelength, the quartz cell path length and the final concentration of the ammonium monovanadate solution, respectively; allowing the quantification of H2O2 up to 2.94x10-3 mM. The proposed analytical method was validated and the effect of the background matrix was investigated, obtaining a selective method. Additionally, the developed analytical method was applied for studying the evolution of H2O2 in the decontamination of water containing 6.73x10-5 mM of anthracene and 1.19x10-5 mM of benzo[a]pyrene using the UV/H2O2 system. It was found that the optimal H2O2 level enabling about 45% of mineralisation and a removal of the target polycyclic aromatic hydrocarbons higher than 99% was 2.94x10-1 mM, remaining approximately 1.47x10-1 mM of H2O2 after 90 min of treatment

Desarrollo de un modelo estadístico para la correlación de las variables fisicoquímicas y la emisión gases de efecto invernadero en el prellenado y durante el llenado de un embalse tropical

La construcción de embalses para la generación de energía eléctrica ha generado efectos en los ecosistemas y en su área de influencia, pero en los últimos años se ha empezado a evaluar el impacto que generan en las emisiones de gases de efecto invernadero. En este trabajo se realizó la determinación de gases de efecto invernadero durante las etapas de prellenado (tributarios del embalse) y llenado del embalse Topocoro en el departamento de Santander (Colombia). Los resultados fueron correlacionados estadísticamente con las variables fisicoquímicas monitoreadas. Se encontró que para el pre-llenado el modelo estadístico de generación de CO2 estuvo influenciado por la estación y el muestreo, es decir, que la alta variabilidad en los diferentes tributarios tuvo incidencia sobre este parámetro. Para el caso del llenado, el modelo que definió la generación de CO2 estuvo relacionado con las variables de sólidos y productividad del embalse (alcalinidad, nitratos y clorofila-a), y éstas a su vez estuvieron relacionadas con la materia orgánica disuelta. Los modelos estadísticos tuvieron un ajuste del 43% y 60% para el pre-llenado y el llenado, respectivamente.Trabajo publicado en Acta Bioquímica Clínica Latinoamericana; no. 52, supl. 2, parte I, diciembre de 2018.Universidad Nacional de La Plat

Application of Fenton process for treating petrochemical wastewater.

Este artículo hace una revisión sobre las aplicaciones del proceso Fenton para el tratamiento de aguas residuales procedentes de la industria petroquímica. En él se describe brevemente el mecanismo de reacción y se analizan las principales variables que influyen en la eficiencia de este proceso (concentración del agente oxidante y del catalizador, temperatura, pH, tiempo de reacción, tipo de contaminante y presencia de aniones). Asimismo, se detallan diversos estudios que evalúan la viabilidad del sistema Fenton en la degradación de sustancias derivadas del petróleo, sus limitaciones y las perspectivas de futuro. Abstract This article reviews the application of Fenton process to treat wastewater from the petrochemical industry. The reaction mechanism is briefly described, and the main variables that influence the efficiency of this process are analyzed (oxidizing agent and catalyst level, temperature, pH, reaction time, type of pollutant and the presence of anions). Additionally, several studies evaluating the feasibility of the Fenton system in the degradation of oil-derived substances are described, as well as Fenton process’ limitations and future perspectives

Estudio cinético y remoción de contaminantes en el tratamiento de lixiviados empleando humedales subsuperficiales a nivel piloto

Avaliação do tratamento de lixiviado de aterro estabilizado Curva de Rodas de Medellín, na Colômbia foi realizado utilizando wetlands de fluxo de subsuperfície horizontais (HSSF) a nível piloto plantada com Phragmites australis. Os testes foram realizados em duas etapas, a primeira etapa com as cargas hidráulicas (q) de 0,015 e 0,030md-1 e na segunda etapa com 0,060 e 0,091md-1. A zona húmida sem plantas foi usado como um controle. Remoção da ordem de 71,9, 91,2 e 75,1% para CQO, a CBO5 e NH4 +, respectivamente, foram obtidos. As constantes cinéticas de COD, CBO5 and NH4 +-N foram determinados com intervalos entre 0,103 e 0,413d-1, 0,065 e 1,208d-1, e 0,113 e 0,418d-1); de acordo com um modelo de primeira ordem, sob fluxo de pistão. E, por regressão linear, tínhamos magnitudes de 0,246d-1 para a COD (R2 = 0,955), 0,299d-1 para NH4 +-N (R2 = 0,922) e 0,199d-1 para CBO5 (R2 = 0,140). Hg 37.8-92,9%, 29,9-44,9% Pb, As 7,9-77,6% e 22,9-64,3% Zn, dependendo da carga hidráulica aplicada: a remoção de mercúrio, chumbo, arsênico e zinco atingir os seguintes intervalos de folga também foram avaliadas. O acúmulo desses metais nas folhas, caules e raízes (rizomas) de Phragmites australis estava nos intervalos: 0,575-3,201mgHgKg-1, 0,649-4,718mgPbKg-1, 3,548-39,376mgZnKg-1, em 19,4mgAsKg-1.The treatment of stabilized leachate from the Curva de Rodas landfill site in Medellin, Colombia, was evaluated using horizontal subsurface flow constructed wetlands (HSSF) planted with Phragmites australis at pilot scale. Assays were performed in two stages: the first with hydraulic loads (q) of 0.015 and 0.030md-1 and the second with loads of 0.060 and 0.091md-1. A wetland without plants was used as a control. Removals of 71.9, 91.2 and 75.1% for COD, BOD5 and NH4 +-N, respectively, were obtained. Kinetic constants were determined for each q or hydraulic time retention for COD, BOD5 and NH4 +-N with ranges into 0.103 and 0.413d-1, 0.065 and 1.208d-1, and 0.113 and 0.418d-1; respectively, in accordance with a first order under piston flow. And by linear regressions had a magnitude of 0.246 d-1 for the removal of COD (R2 = 0.955), 0.299d-1 for NH4 +-N (R2 = 0.922) and 0.199d-1 for BOD5 (R2 = 0.140). The elimination of mercury, lead, arsenic and zinc was also evaluated, achieving removals of: 37.8-92.9% Hg, 29.9- 44.9%Pb, 7.9-77.6%As and 22.9-64.3%Zn, depending on the hydraulic load applied. The accumulation of these metals in the leaves, stems and roots (rhizomes) of Phragmites australis was found as: 0.575-3.201mgHgkg-1, 0.649-4.718mgPbkg-1, 3.548-39.376mgZnkg-1, and 19.4mgAskg-1.Se realizó la evaluación del tratamiento del lixiviado estabilizado del Relleno Sanitario Curva de Rodas de la ciudad de Medellín-Colombia, empleando humedales subsuperficiales de flujo horizontal (HSSF) a nivel piloto plantados con Phragmites australis. Los ensayos fueron realizados en dos etapas, la primera etapa con cargas hidráulicas (q) de 0,015 y 0,030md-1 y en la segunda etapa con 0,060 y 0,091md-1. Un humedal sin plantas como control fue usado. Se obtuvieron remociones del orden de 71,9, 91,2 y 75,1% para el COD, BOD5 y NH4 +-N, respectivamente. Se determinaron las constantes cinéticas para cada q o tiempo de retención hidráulica de COD, BOD5 y NH4 +-N; con rangos entre 0,103 y 0,413d-1, 0,065 y 1,208d-1 y 0,113 y 0,418d-1, respectivamente; según un modelo de primer orden sobre flujo a pistón. Y por regresión lineal se tuvieron magnitudes de 0,246d-1 para la DQO (R2 = 0,955), 0,299d-1 para NH4 +-N (R2 = 0,922) y 0,199d-1 para DBO5 (R2 = 0,140). También se evaluaron las remociones de mercurio, plomo, arsénico y zinc alcanzándose los siguientes rangos de remoción: 37,8-92,9% Hg, 29,9-44,9%Pb, 7,9-77,6%As y 22,9-64,3%Zn dependiendo de la carga hidráulica aplicada. La acumulación de estos metales en las hojas, tallos y raíces (con rizomas) de las Phragmites australis estuvo en los rangos: 0,575-3.201mgHgkg-1, 0,649-4,718mgPbkg-1, 3,548 39,376mgZnkg-1, y de 19,4mgAskg-1

Evaluation of methylparaben removal and microbial behavior using a SBR system

We evaluated the variation in microbial populations and the behavior of an SBR system in the removal of methylparaben (MePB). The experimentation was carried out for 14 weeks, in three operational stages as follows: stabilization (Stage I), (Stage II = 300 μgMePB/L and Stage III = 600 μgMePB/L). The variation of the microorganisms was analyzed over the experimentation time along with the contact with the pollutant to be degraded, and the removal percentage of COD and MePB, with results of 88±5,5% and 92±7,7% respectively. Kinetic of MePB removal was evaluated to obtain the rate constant of biological degradation, Kbiol. Using these kinetic results, the effect of different concentrations of MePB and biomass on biodegradation behavior was evaluated. Kbiol (LgSS-1d-1) values were obtained of 42.8 and 79 respectively; and 472±38.0 µgMePB/L, at biomass contents of 1466.7 and 2666.7 mgSSV/L, where Kbiol (LgSS-1d-1) values were obtained of 11.0 and 32.6 respectively. The variation of the microbial populations were analyzed using DGGE. The results obtained indicated that the populations presented similar characteristics between the stages. However, for the biomass samples of Stage I and stage III, significant differences were identified in the composition of microbial populations. Nonetheless, this did not affect the removal of MePB and the diversity conditions that characterize an aerobic system

Adsorption of Pharmaceuticals and Personal Care Products on Granular Activated Carbon

We investigated the adsorption to granular activated carbon of two pharmaceuticals (carbamazepine and sildenafil citrate) and a personal-care product (methylparaben) in aqueous solution, characterized the carbon, and evaluated its influence on the kinetics and adsorption equilibrium of the compounds under study. We adjusted data for the analysis of equilibrium to Langmuir and Freundlich models of adsorption isotherms and described adsorption rate using pseudo first- and second-order models; that same analysis was made on the basis of the behavior of the initial rate. In addition, we analyzed the potentiality of a nonlinear adjustment for studying kinetics and equilibrium of adsorption, an approach requiring neither knowledge of equilibrium conditions nor a-priori hypothetical suppositions regarding the order of reaction. The results indicated that the nonlinear model was capable of describing adsorption kinetic behavior, in order to determine concentrations adsorbed at equilibrium, adsorption rates of the system, maximum adsorption capacity, and global rate constant. Granular carbon exhibited an adsorption capacity for carbamazepine and methylparaben of ca. 323 mg/g and for sildenafil citrate of ca. 142 mg/g, though with slow adsorption kinetics characterized by average adsorption times of at least 168 h.Facultad de Ciencias ExactasFacultad de Ingeniería (FI

Tecnologías para mitigar la contaminación del agua debida a vertidos urbanos

El calentamiento global observado durante varias décadas ha sido vinculado a cambios experimentados por el ciclo hidrológico en gran escala. La variabilidad en las precipitaciones ha generado inundaciones y sequías en numerosas áreas. Además el aumento de la temperatura del agua y las variaciones producidas por fenómenos naturales y externos afectan su calidad y agudizan su contaminación. El vertido de aguas sin tratamiento ha generado la acumulación de sedimentos, nutrientes, carbono orgánico disuelto, patógenos, contaminantes emergentes y sales, hasta contaminación térmica, con posibles efectos negativos sobre los ecosistemas y la salud humana, junto a la operación de los sistemas hídricos. Estos hechos han traído como consecuencia que las prácticas de gestión hídrica actuales no sean suficientemente sólidas para contrarrestar estos efectos sobre la veracidad del abastecimiento. Numerosos estudios han demostrado que tanto las plantas de purificación de agua como las depuradoras convencionales no son capaces de remover algunos contaminantes químicos, los cuales se encuentran en concentraciones muy bajas y que a largo plazo pueden causar daños en la biota acuática y la salud de las personas. Por lo tanto, las opciones de adaptación destinadas a asegurar la calidad del agua requieren estrategias integradas orientadas al suministro, tratamiento y reciclado del agua. En el presente trabajo se emplearon dos técnicas para estudiar la remoción de tres compuestos trazas emergentes representativos: carbamazepina, sildenafil y metilparabeno.Trabajo publicado en Acta Bioquímica Clínica Latinoamericana; no. 52, supl. 2, parte II, diciembre de 2018.Universidad Nacional de La Plat