Degradació en planta pilot de colorants reactius mitjançant el procés de foto-Fenton assistit amb llum solar: aplicació del procés com a pre-tractament d'un procés biològic

Estudi elaborat a partir d’una estada a la Plataforma Solar de Almería entre desembre del 2006 i gener del 2007. S’ha dut a terme la degradació en planta pilot dels colorants reactius Procion Red H-E7B i Cibacron Red FN-R mitjançant el procés de foto-Fenton aplicat com a tractament únic i com a pretractament d’un procés biològic. El procés de foto-Fenton, assistit amb llum solar, es va realitzar en un fotoreactor solar tipus Col•lector Parabòlic Compost (CPC) i el tractament biològic en un Reactor de Biomassa Immobilitzada (RBI). Com a punt de partida, i amb l’objectiu d’estudiar la reproductibilitat del sistema, es van prendre resultats obtinguts d’experiments realitzats prèviament a escala de laboratori i amb llum artificial. El paràmetre Carboni Orgànic Total (COT) es va emprar com a indicador de l’eliminació dels colorants i dels seus intermedis. En aplicar únicament el procés de foto-Fenton com a tractament, concentracions de 10 mg•l-1 de Fe (II) i 250 mg•l-1 de H2O2 per degradar 250 mg•l-1 Procion Red H-E7B, i de 20 mg•l-1 de Fe (II) i 500 mg•l-1 de H2O2 per degradar 250 mg•l-1 Cibacron Red FN-R, van reproduir els resultants obtinguts al laboratori, amb uns nivells d’eliminació de COT del 82 i 86%, respectivament. A més, l’ús beneficiós de la llum solar en el procés de foto-Fenton, juntament amb la configuració del CPC, van incrementar la velocitat de degradació respecte als resultats previs, permetent la reducció de la concentració de Fe (II) de 10 a 2 mg•l-1 (Procion Red H-E7B) i de 20 a 5 mg•l-1 (Cibacron Red FN-R) sense pèrdues d’efectivitat. D’altre banda, el sistema combinat foto-Fenton/tractament biològic en planta pilot, unes concentracions d’oxidant de 225 mg•l-1 H2O2 per Cibacron Red FN-R i 65 mg•l-1 H2O2 per Procion Red H-E7B van ser suficients per generar solucions intermèdies biodegradables i alimentar així el RBI, millorant inclús els resultats obtinguts prèviament al laboratori.

Report for the scientific sojourn at Plataforma Solar de Almería, from Desember 2006 until January 2007. It has been performed the degradation at pilot plant of Procion Red H-E7B and Cibacron Red FN-R reactive dyes by means of solar photo-Fenton reaction as a single process and as a pre-treatment of an aerobic biological treatment. Photo-Fenton oxidation was conducted using a Compound Parabolic Collector (CPC) solar photo-reactor and the biological treatment by means of an Immobilised Biomass Reactor (IBR). Preliminary results from artificial light experiments carried out at the laboratory were taken as start point to study the reproducibility of the system. Total Organic Carbon (TOC) was used as indicator of dyes and their intermediates removal. When applying photo-Fenton reaction as a single process, 10 mg•l-1 Fe (II) and 250 mg•l-1 H2O2 photo-Fenton conditions for 250 mg•l-1 Procion Red H-E7B and 20 mg•l-1 Fe (II) and 500 mg•l-1 H2O2 for 250 mg•l-1 Cibacron Red FN-R closely reproduced prior laboratory mineralisation results, with 82 and 86% DOC removal. Nevertheless, the beneficial effect of sunlight, in addition with the CPC configuration, increased the degradation rates allowing the solar pilot plant to reduce Fe (II) concentration from 10 to 2 mg•l-1 (Procion Red H-E7B) and from 20 to 5 mg•l-1 (Cibacron Red FN-R) without effectiveness loses. On the other hand, in the combined photo-Fenton/biological pilot-plant system, oxidant doses of 225 mg•l-1 H2O2 for Cibacron Red FN-R and 65 mg•l-1 H2O2 for Procion Red H-E7B were enough to generate biodegradable solutions to feed the IBR, even improving bench-scale results.