Academic literature on the topic 'Procesos de oxidación avanzada'

La efectiva eliminación de agentes contaminantes en el agua es un tema de prioridad en todo el mundo. Muchas de estas sustancias contaminantes son recalcitrantes en los sistemas convencionales de tratamiento de agua, por lo que un importante número de sistemas de tratamiento avanzado ha sido desarrollado. Los procesos de oxidación avanzada, como la fotocatálisis heterogénea, han demostrado eliminar eficientemente un amplio grupo de agentescontaminantes de carácter orgánico, inorgánico y microbiológico presentes en el agua contaminada. En este artículo se revisan los principios básicos del proceso de fotocatálisis heterogénea, así como los mecanismos involucrados en la degradación de contaminantes de diferente tipo en el agua. Adicionalmente, se hace una revisión del impacto que puede tener la modificación en superficie de semiconductores sobre la eficiencia de los procesos fotocatalíticos.

<p class="p1">En la presente investigación se estudió la efectividad de los procesos de oxidación avanzada H<span class="s1">2</span>O<span class="s1">2</span>/UV y H<span class="s1">2</span>O<span class="s1">2</span>/Fe<span class="s1">2+</span>/UV en la degradación y decoloración de agua contaminada con colorante textil COLRON RED SD3B, a manera de contaminante modelo. Para ello se analizó el efecto de la concentración inicial del colorante, el pH de la solución, la concentración de hierro y la concentración de peróxido de hidrógeno mediante un diseño estadístico de experimentos de Taguchi. Del estudio se concluyó que el proceso Foto-Fenton (H<span class="s1">2</span>O<span class="s1">2</span>/Fe<span class="s1">2+</span>/UV) genera resultados más favorables en la degradación y decoloración del tinte, en las siguientes condiciones de operación: pH= 2, concentraciones de colorante de 100 ppm, de hierro de 80 ppm y de peróxido de hidrógeno de 102 ppm (3,0 mmol/L). Bajo estas condiciones se obtuvieron porcentajes de reducción promedio de 65,5% en la DQO y de 77,0% en la decoloración del tinte luego de una hora de tratamiento.</p>

El presente trabajo tuvo como objetivo realizar la comparación de tecnologías avanzadas de oxidación (TAO´s) para la degradación del pesticida Mertect. Para el diseño experimental del trabajo se empleó un fotoreactor. La degradación del pesticida se determinó mediante espectrofotometría ultravioleta/visible, método que permitió determinar que los procesos fotoquímicos basados en la fotocatálisis heterogénea con dióxido de titanio – TiO2 y los procesos de fotocatálisis homogénea con hierro (III) permiten obtener porcentajes de remoción significativos del pesticida superiores al 99.0% y al 95.0% respectivamente, lo que permite concluir que los procesos de oxidación avanzados son adecuados para la remoción y degradación del pesticida Mertect.

Se estudió comparativamente la degradación de la fluoxetina por medio de tres procesos fotoquímicos de oxidación avanzada: foto Fenton (FFS), foto electro Fenton (FEFS) y fotocatálisis con TiO2 (FCS), mediados por radiación solar. Los experimentos se desarrollaron con soluciones de 100 mL en un vaso de reacción y para el caso de FEFS, se equipó el reactor con un ánodo de IrO2/RuO2 y un cátodo de grafito de difusión de aire para producción continua de peróxido. En todos los casos se hizo seguimiento de la degradación, la mineralización de la fluoxetina y la toxicidad. El proceso FFS presentó la mayor velocidad de degradación y mineralización, así como las mayores eficiencias en la degradación y mineralización. El pH en el proceso FFS definió el alcance de la mineralización, evidenciando que a pH ácido se logra mayor mineralización pues se evita la formación de complejos e hidróxidos típicos de un pH mayor. El proceso FCS presenta alta eficiencia, pero cinéticas lentas. La toxicidad ante levadura de cerveza disminuye a medida que se generan subproductos de degradación en todos los procesos evaluados.

Se presenta la propuesta de diseño de un sistema de tratamiento de aguas residuales (STAR) aplicado a una industria textil colombiana ubicada en Bogotá, en el que se combinan tecnologías convencionales de tratamiento con tecnologías de oxidación avanzada (TOA). Se genera un sistema de tres etapas: de pretratamiento, que constituye un proceso de cribado, un vertedero de inspección, un tanque de homogeneización y regulación del caudal, y una torre de enfriamiento; de tratamiento primario, que comprende una proceso de coagulación-floculación con posterior clarificación o sedimentación primaria; y de tratamiento terciario o avanzado, para la cual se hace una revisión bibliográfica definiendo el proceso de (O3/H2O2/UV) como el óptimo para el tratamiento de colorantes sintéticos complejos utilizados en la industria textil estudiada.

En las regiones rurales de América Latina los sistemas de tratamiento de agua residuales se basan en tecnologías convencionales como las fosas sépticas. Estos sistemas de tratamiento no soportan índices de biodegradabilidad menores a 0,4 medidos en forma de DBO5/DQO, valores que se obtienen cuando en el agua se encuentran contaminantes refractarios; que a su vez se los asocia en la mayoría de los casos con la intromisión de agua residual industrial.En estos casos los sistemas de tratamiento convencionales no cumple las normativas para los cuales fueron diseñados; y por tanto se pierde la inversión pública para construirlos. Es por esto que en la presente investigación se elevó el índice de biodegradabilidad de este tipo de efluentes, para lo cual se usó agua residual doméstica mezclada con lixiviado y efluente industrial obtenida de la quebrada Chasinato en la provincia de Tungurahua en Ecuador,en la cual se obtuvo un índice de biodegradabilidad de 0,22enDBO5/DQO. A este efluente se le aplicó un proceso de oxidación avanzada de Fenton modificado, con lo cual se incrementó el índice de biodegradabilidad y se evitó reducir el pH, ya que en grandes volúmenes esto resulta muy costoso. Las concentraciones óptimas de reactivos fueron de FeSO4/H2O2 = 1 y C6H8O7/H2O2 = 2; con la colocación de 10 mg/L de H2O2, con lo cual se aumentó el índice de biodegradabilidad a un valor de 0,46 que es un valor satisfactorio para tratarse en sistemas convencionales como son las fosas sépticas; además de una reducción de la DBO5 y DQO en eficiencias de 12,54%; 44,4% respectivamente.

Los contaminantes emergentes constituyen un grupo de sustancias cuya regulación está siendo abordada, debido al incremento de su presencia en cuerpos de agua asociado principalmente a las acciones antropogénicas. Estos compuestos caracterizados como disruptores endocrinos a bajas concentraciones causan daños irreversibles en los ecosistemas y están siendo objeto de estudio especialmente en las últimas dos décadas. Para mitigar su impacto y presencia en los ecosistemas, se han estudiado alternativas para lograr su remoción, basadas en procesos de adsorción, electrocoagulación, filtración por membrana y procesos de oxidación avanzada (AOP). Específicamente el contaminante emergente 4-nonilfenol (4-NF), compuesto perteneciente a la familia de los alquilfenoles, es utilizado como principio activo de tensoactivos no iónicos para uso en detergentes, dispersantes, emulsionantes y solubilizantes, estando presente entre otros, en formulaciones producto de aseo, de plaguicidas y de pinturas, siendo su principal vía de acceso al ambiente a través de aguas residuales. Esta revisión bibliográfica reúne información acerca de algunas propiedades fisicoquímicas del 4-NF, toxicidad, métodos de cuantificación y remoción

<span>Se ha realizado el estudio comparativo del tratamiento del colorante reactivo Sunfix Yellow S4GL (RAS) mediante proceso de oxidación avanzada Fenton y H₂O₂/UV. Este colorante se encuentra presente en aguas residuales de Tintorería en la Industria Textil. Los valores óptimos aplicando el método H₂O₂/UV fueron, [H₂O₂] = 1292 mg/L; pH=3 y 3 lámparas UVC con las cuales se consiguió una decoloración del 100% en 40 min de exposición a la luz UVC. En el caso del método Fotofenton, los valores óptimos hallados fueron, [Fe⁺²] = 3,52 mg/L, [H₂O₂] = 300 mg/L, pH=2,51 y 2 lámparas UVC, con las cuales se consiguió una decoloración del 100% en 30 min de exposición a la luz UV-C.El método Fotofenton es más eficiente que el H₂O₂/UV pues emplea menor cantidad de H₂O₂, menor potencia de radiación y logra la decoloración del 100% en menor tiempo.</span>

En este artículo, se discutirá la degradación de los ácidos trans-cinámico y trans-ferúlico a través de procesos electroquímicos de oxidación avanzados (PEOAs) tales como la oxidación anódica con H2O2 electro generado (OA-H2O2), electro-Fenton (EF) y fotoelectro-Fenton (FEF). En un reactor de tanque agitado, a 25 ° C, equipado con un ánodo de 3 cm2 de diamante dopado con boro (BDD) y un cátodo de carbono de difusión de aire de politetrafluoroetileno de 3 cm2, se electrolizó 100 ml de soluciones conteniendo 200 mg L-1 de carbono orgánico total (COT) en Na2SO4 0.05 M a pH 3.0 aplicando densidades de corriente desde 16.67 hasta 100 mA cm-2 durante 360 minutos. En los experimentos de EF y FEF, se añadió Fe2+ 0.50 mM como catalizador de la reacción de Fenton, mientras que en FEF, la solución se irradió con luz UVA. La capacidad de oxidación de los ácidos con los PEOAs aumentó en secuencia OA-H2O2<EF<FEF para ambos ácidos. Se observó mayor degradación del ácido trans-cinámico durante los PEOAs. A pesar que las moléculas del ácido trans-cinámico y ácido trans-ferúlico, poseen una estructura química similar, éstos se degradaron de forma muy diferente entre sí con los PEOAs aplicados

El objetivo de esta investigación fue la oxidación electroquímica (OE) del surfactante no iónico, nonilfenol de 10 moles de óxido de etileno (NF10) en solución acuosa y en agua residual textil. Se evaluaron tres sistemas en celdas electroquímicas utilizando como ánodo un electrodo de Diamante Dopado con Boro (DDB) y como cátodo un electrodo de cobre, hierro y DDB. El proceso se llevó a cabo por lotes, en una celda de vidrio con una capacidad de 1000 mL. El área superficial del ánodo fue de 0,0307 m2, se aplicaron 1-3 A de intensidad de corriente (3, 6, 10 mA / cm2), el tiempo de electrólisis fue de 240 min para la solución acuosa y de 780 minutos para el agua residual textil, a fin de investigar la degradación del tensoactivo. El proceso fue analizado en términos de la Demanda Química de Oxígeno (DQO) y el Carbono Orgánico Total (COT). La eficiencia máxima de remoción para la solución acuosa fue para el sistema de electroxidación DDB-Cu con un 92.2% de remoción de DQO, 45.6% de COT a pH 2 y una densidad de corriente de 3 mA/cm2. Para el agua residual textil la remoción máxima se presentó en el sistema DDB-DDB con un 81.5 % de DQO, 56 % de COT a pH 4.5 y 6 mA/cm2. El agua textil y la solución acuosa fueron caracterizadas por UV/Vis y espectroscopia infrarroja con la finalidad de comprobar la degradación del tensoactivo.
CONACYT 219743

En el capítulo 1 se abordan las propiedades químicas de ambos fármacos, la problemática ambiental y a la salud humana que representan, así como el estado del arte acerca de los POA que han sido aplicados en cada caso. En el capítulo 2 se describen los pasos que se realizaron para cada uno de los sistemas de tratamiento, los métodos y tecnologías desarrollados; en general, las variables que se deben considerar para seleccionar un POA son la dosis del oxidante y/o catalizador, la concentración inicial del contaminante, el pH y la temperatura. Fueron aplicados diversos métodos estadísticos para evaluar la sinergia de las variables estudiadas como el diseño factorial y el diseño cribado. En el capítulo 3, los resultados obtenidos muestran que los métodos desarrollados en este estudio permiten la mineralización de diclofenaco y paracetamol utilizando energías renovables y evitando la generación de subproductos tóxicos que requieran tratamientos adicionales para su disposición. Además, se determinó el mecanismo para la remoción de diclofenaco y paracetamol en cada POA. Y en el capítulo 4, se explican las conclusiones más importantes del trabajo
Los fármacos son compuestos orgánicos diseñados para generar un efecto biológico en bajas concentraciones, de acuerdo con sus propiedades químicas, son polares y altamente solubles por lo que los sistemas de tratamiento convencionales han resultado poco eficientes para su remoción del agua; por ello han sido encontrados en efluentes finales de plantas de tratamiento, lixiviados, sedimentos, suelos, lagos, ríos y en agua subterránea. Estos compuestos y sus subproductos no están normados ni en aguas residuales ni en agua potable. Dentro de los fármacos más utilizados a nivel mundial se encuentran el paracetamol (ACT) y el diclofenaco (DCF). El paracetamol es un antipirético con un valor de pKa de 9.5, mientras que el diclofenaco es un antiinflamatorio con valor de pKa de 3.8. En el presente trabajo de investigación se ha llevado a cabo la modificación electroquímica y fotoelectroquímica de TiO2 mediante un diseño factorial 23 en donde las variables que se analizaron fueron: presencia o ausencia de luz UV, tiempo de tratamiento e intensidad de corriente. De acuerdo con los resultados, se obtuvieron 24 materiales modificados los cuales se caracterizaron mediante IR y absorción atómica, dichos materiales se probaron con soluciones acuosas de diclofenaco (DCF) a diferentes concentraciones iniciales (20, 40, 60, 80 y 100 mg/L) y bajo diferentes valores de pH (4, 5, 7 y 9) empleando un colector solar. Tras 8 h de contacto, se encontró que los materiales TiFeZ-7, TiCuZ.2 y TiFeCuZ-7 mostraron los mejores porcentajes remoción de diclofenaco (97%) para todas las concentraciones iniciales a pH de 4. Además se analizaron los ciclos de regeneración, donde se demostró que existe afinidad entre los materiales modificados de Cu y el ión amonio, el cual fue comprobado mediante los resultados de IR. Por otro lado, los materiales con Fe presentaron afinidad con las moléculas de DCF para formar complejos, disminuyendo la eficiencia para los ciclos posteriores Se aplicaron los procesos Galvano-Fenton (GF) y Galvano-Fenton Solar (SGF), para el tratamiento de soluciones acuosas de ACT, aplicando un diseño cribado (DSD) desarrollado en el programa Statgraphics Centurion XVI.II, las variables analizadas fueron: pH (3 y 5), concentración inicial de ACT (25 y 60 mg / L), presencia o ausencia de radiación solar y dosis de H2O2 (0.9 y 2.5 mM). Para el sistema GF, las eficiencias máximas de remoción fueron 64.47% de COT y 49.83% de ACT, el proceso de SGF disminuyó un 79.38% de COT y 100% de ACT. Las condiciones de operación óptimas en ambos sistemas fueron a ACT de 60 mg/L, 2.5 mM de H2O2 y pH 5. En la electrooxidación de ACT utilizado los sistemas DDB-Cu y DDB-Fe, las condiciones de operación óptimas fueron determinadas con base en los resultados obtenidos por UV-Vis: 1.0 A, configuración electródica DDB-Fe y presencia de luz UV, se obtuvo una degradación total (100 %) en tiempos de reacción entre 5-15 minutos a diferentes concentraciones de ACT. La oxidación anódica con DDB fue eficiente para su degradación, siendo más rápida y eficiente en presencia de luz UV (de 2.67 x 10-2 a 3.66 x 10-2 min-1). Además, la mineralización del paracetamol aumentó al incrementar la concentración inicial. Se mineralizó 98% de DCF aplicando 0.5 A, luz UV y Na2SO4 como electrolito soporte. Mientras que a 1.0 A, sin luz UV y NaCl, el porcentaje de mineralización fue de 97.8%.
El presente trabajo de investigación se desarrollo en el Laboratorio de Calidad del Agua del Instituto Interamericano de Tecnología y Ciencias de Agua (IITCA) mediante el proyecto UAEMex 4482/2018/CI “Degradación de diclofenaco y paracetamol en sistemas continuos mediante procesos de oxidación avanzada: fotocatálisis, foto galvano-Fenton y foto-electrólisis. La beca CONACyT 622426 y el apoyo COMECyT 18EA0775.

[ES] La presente Tesis Doctoral se centra en el estudio del comportamiento electroquímico de nuevos electrodos cerámicos basados en SnO2 dopado con Sb2O3. El estudio está orientado a la posterior aplicación de estos electrodos en procesos electroquímicos de oxidación avanzada. Inicialmente, se consideraron diferentes temperaturas de sinterización (entre 1050°C y 1250°C) y se observó que un aumento en la temperatura de sinterización favorecía la deposición del Sb2O3 en la superficie anódica, disminuyendo así la resistividad del electrodo. Posteriormente, se estudió el comportamiento electroquímico de estos nuevos electrodos obteniendo el potencial de descarga del oxígeno mediante la técnica de voltametría de barrido lineal. Los resultados obtenidos revelaron que el valor del potencial de descarga del oxígeno disminuye con el aumento de la temperatura de sinterización. Además, estos electrodos presentaron un comportamiento intermedio entre el ánodo de Pt y el ánodo de BDD. Este último electrodo se emplea habitualmente en los procesos electroquímicos de oxidación avanzada debido a su elevada capacidad para generar radicales hidroxilo, los cuales son capaces de oxidar los compuestos orgánicos a dióxido de carbono y agua. A continuación, se llevaron a cabo ensayos de oxidación electroquímica con estos electrodos cerámicos para seleccionar la temperatura de sinterización. Los resultados mostraron que con el electrodo cerámico sinterizado a 1250°C se alcanza una menor degradación del compuesto orgánico, mientras que los electrodos sinterizados a menores temperaturas presentan un comportamiento similar entre ellos. Por tanto, se seleccionó el electrodo cerámico sinterizado a 1200°C ya que presenta una baja resistividad y un buen comportamiento electroquímico para ser utilizado como ánodo en los procesos electroquímicos de oxidación avanzada. Seguidamente se analizó la vida útil de estos electrodos cerámicos, y se comprobó que la matriz cerámica incrementa en gran medida la estabilidad a la polarización anódica de los electrodos basados en SnO2. Posteriormente, se llevaron a cabo procesos de electro-oxidación en modo galvanostático de distintos contaminantes difíciles de eliminar por las técnicas convencionales utilizando como ánodo los nuevos electrodos cerámicos y el electrodo de BDD, para así poder comparar los resultados obtenidos. Se observó que, aunque con los electrodos cerámicos se consigue degradar el 100% de los distintos contaminantes, el electrodo de BDD es el más eficiente ya que genera mayor cantidad de especies oxidantes activas en su superficie. Para un mismo electrodo, se observó que un aumento en la densidad de corriente aplicada mejora la velocidad de degradación y mineralización de cada contaminante, mientras que la eficiencia eléctrica disminuye. Por otro lado, se estudió el efecto de la presencia de una membrana de intercambio catiónico entre ánodo y cátodo. Los resultados mostraron que el uso de la membrana beneficia la degradación y la mineralización del contaminante, ya que mejora la cinética de reacción anódica y evita la reducción de las especies oxidantes electrogeneradas. A continuación, se analizó la influencia de la concentración del Na2SO4 como electrolito soporte. En este estudio se observó que un aumento en la concentración del Na2SO4 mejora la mineralización del contaminante para el electrodo de BDD y, por el contrario, empeora para el electrodo cerámico. Esto se debe a la capacidad de cada electrodo para oxidar los sulfatos a persulfatos. Por último, se llevaron a cabo ensayos de ecotoxicidad de las muestras tratadas, y se demostró que, en presencia de membrana, a mayor densidad de corriente y con el electrodo de BDD la toxicidad de la muestra es mayor debido a la mayor presencia en disolución de iones persulfato. Por tanto, con el electrodo cerámico, además de alcanzar un elevado grado de degradación del contamina
[CAT] La present Tesi Doctoral es centra en l'estudi del comportament electroquímic de nous elèctrodes ceràmics basats en SnO2 dopat amb Sb2O3. L'estudi està orientat a la posterior aplicació d'aquests elèctrodes en processos electroquímics d'oxidació avançada. Inicialment, es van considerar diferents temperatures de sinterització (entre 1050°C i 1250°C) i es va observar que un augment en la temperatura de sinterització afavoria la deposició de Sb2O3 en la superfície anòdica, disminuint així la resistivitat de l'elèctrode. Posteriorment, es va estudiar el comportament electroquímic d'aquests nous elèctrodes obtenint el potencial de descàrrega de l'oxigen mitjançant la tècnica de voltametria de passada lineal. Els resultats obtinguts van revelar que el valor del potencial de descàrrega de l'oxigen disminueix amb l'augment de la temperatura de sinterització. A més, aquests elèctrodes ceràmics van presentar un comportament intermedi entre l'ànode de Pt y l'ànode de BDD. Aquest últim elèctrode s'utilitza habitualment en els processos electroquímics d'oxidació avançada a causa de la seua elevada capacitat per a generar radicals hidroxil, els quals són capaços d'oxidar els compostos orgànics a diòxid de carboni i aigua. A continuació, es van dur a terme assajos d'oxidació electroquímica amb aquests elèctrodes ceràmics per a seleccionar la temperatura de sinterització. Els resultats van mostrar que amb l'elèctrode ceràmic sinteritzat a 1250°C s'aconsegueix una menor degradació del compost orgànic, mentre que els elèctrodes sinteritzats a menors temperatures presenten un comportament similar entre ells. Per tant, es va seleccionar l'elèctrode ceràmic sinteritzat a 1200 °C ja que presenta una baixa resistivitat i un bon comportament electroquímic per a ser utilitzat com a ànode en els processos electroquímics d'oxidació avançada. Seguidament, es va analitzar la vida útil d'aquests elèctrodes ceràmics, i es va comprovar que la matriu ceràmica incrementa en gran mesura l'estabilitat a la polarització anòdica dels elèctrodes basats en SnO2. Posteriorment es van dur a terme processos d'electro-oxidació en mode galvanostàtic de diferents contaminants difícils d'eliminar per les tècniques convencionals utilitzant com a ànode els nous elèctrodes ceràmics i l'elèctrode de BDD, per a així poder comparar els resultats obtinguts. Es va observar que, encara que amb els elèctrodes ceràmics s'aconsegueix degradar el 100% dels diferents contaminants, l'elèctrode de BDD és el més eficient ja que genera una major quantitat d'espècies oxidants actives en la seua superfície. Per a un mateix elèctrode, es va observar que un augment en la densitat de corrent aplicada millora la velocitat de degradació i mineralització de cada contaminant, mentre que l'eficiència elèctrica disminueix. D'altra banda, es va estudiar l'efecte de la presència d'una membrana d'intercanvi catiònic entre ànode i càtode. Els resultats van mostrar que l'ús de la membrana beneficia la degradació i la mineralització del contaminant, ja que millora la cinètica de reacció anòdica i evita la reducció de les espècies oxidants electrogenerades. A continuació, es va analitzar la influència de la concentració del Na2SO4 com a electròlit suport. En aquest estudi es va observar que un augment en la concentració del Na2SO4 millora la mineralització del contaminant per a l'elèctrode de BDD i, per contra, empitjora per a l'elèctrode ceràmic. Això es deu a la capacitat de cada elèctrode per a oxidar els sulfats a persulfats. Finalment, es van dur a terme assajos d'ecotoxicitat de les mostres tractades, i es va demostrar que, en presència de membrana, a major densitat de corrent i amb l'elèctrode de BDD la toxicitat de la mostra és major a causa de la major presència en dissolució d'ions persulfat. Per tant, amb l'elèctrode ceràmic, a més d'aconseguir un elevat grau de degradació del con
[EN] The present Doctoral Thesis focuses on the study of the electrochemical behaviour of new ceramic electrodes based on SnO2 doped with Sb2O3. The study is oriented at the subsequent application of these electrodes in electrochemical advanced oxidation processes. Initially, different sintering temperatures were considered (between 1050°C and 1250°C) and it was observed that an increase in the sintering temperature favoured the deposition of Sb2O3 on the anodic surface, thus decreasing the resistivity of the electrode. Later, the electrochemical behaviour of these new electrodes was studied by means of the oxygen discharge potential using the linear sweep voltammetry technique. The results obtained revealed that the value of the oxygen discharge potential decreases with increasing the sintering temperature. Furthermore, these electrodes showed an intermediate behaviour between the Pt anode and the BDD one. This last electrode is commonly used in advanced electrochemical oxidation processes due to its high capacity to generate hydroxyl radicals, which are capable of oxidizing the organic compounds to carbon dioxide and water. Then, electrochemical oxidation tests were carried out with these ceramic electrodes to select the sintering temperature. The results showed that with the ceramic electrode sintered at 1250°C, a lower degradation and mineralization of the organic compound is achieved, while the electrodes sintered at lower temperatures showed a similar behaviour. Therefore, the ceramic electrode sintered at 1200°C was selected as it presents low resistivity good electrochemical behaviour to be used as anode in electrochemical advanced oxidation processes. Next, the service life of these ceramic electrodes was analyzed, and it was found that the ceramic matrix greatly increases the anodic polarization stability of the electrodes based on SnO2. Subsequently, electro-oxidation processes were carried out in galvanostatic mode for different contaminants that are difficult to remove by conventional techniques, using the new ceramic electrodes and the BDD electrode as anodes, in order to compare the results obtained. It was observed that ceramic electrodes can be used as anodes for electrochemical oxidation, since for high current densities it is possible to degrade a 100% of the different contaminants. However, the BDD electrode is the most efficient one since it generates more active oxidant species on its surface. For a given electrode, an increase in the current density improves the degradation and mineralization of each contaminant, while the electrical efficiency decreases. On the other hand, the effect of the presence of a cation-exchange membrane between anode and cathode was studied. The results showed that its use benefits the degradation and mineralization of the contaminants, since it improves the kinetics of the anodic reaction and avoids the reduction of the electrogenated oxidant species. Next, the influence of the concentration of Na2SO4 as supporting electrolyte was analyzed. In this study it was observed that an increase in the Na2SO4 concentration improves the mineralization of the contaminant for the BDD electrode and, on the contrary, worsens for the ceramic electrode. This is due to the ability of each electrode to oxidize sulfates to persulfates. Finally, ecotoxicity tests on the treated samples were carried out, and it was shown that, in the presence of the membrane, at higher current density and with the BDD electrode, the toxicity of the sample is greater due to the higher presence of persulfate ions. Therefore, with the ceramic electrode, in addition to achieving a high degree of contaminant degradation, the treated samples are less toxic than the samples treated with the BDD electrode.
Agradezco al Ministerio de Economía y Competitividad por la financiación recibida mediante los proyectos CTQ2015-65202-C2-1-R y RTI2018-101341-B-C21, y a la cofinanciación con los fondos FEDER, que han permitido llevar a cabo la investigación en la Universitat Politècnica de València para la realización de la presente Tesis. También agradecer a Sergio Mestre Beltrán por proporcionarnos los nuevos electrodos cerámicos en los que se ha basado este trabajo.
Mora Gómez, J. (2020). Eliminación de contaminantes orgánicos emergentes mediante procesos electroquímicos de oxidación avanzada [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/158751
TESIS

Esta tesis doctoral está dirigida a la investigación y desarrollo de Procesos de Oxidación Avanzada (POAs), los cuales basan su capacidad en la generación in-situ de radicales hidroxilo (OH·), especie capaz de oxidar muchos compuestos orgánicos. Esta propiedad es aprovechada para conseguir la completa mineralización de los contaminantes o su degradación en sustancias más fácilmente biodegradables.Se plantean dos grandes objetivos:1) Contribuir al conocimiento científico a través del análisis y modelado del proceso UV/H2O2 aplicado a la degradación y mineralización de fenol. Para ello, se ha realizado una planificación experimental dirigida a estudiar la influencia de las variables de operación sobre parámetros globales del proceso, como el contenido total de materia orgánica o la toxicidad.2) Desarrollar una alternativa eficaz para la eliminación de materia orgánica de corrientes residuales de escasa biodegradabilidad mediante la aplicación de POAs. Se ha seleccionado el tratamiento de lixiviados de vertedero de residuos sólidos urbanos (RSU) como caso de estudio y se ha realizado un análisis comparativo de los procesos Fenton y foto-Fenton. Los experimentos se han realizado tanto a escala de laboratorio como a escala de planta piloto.
The aim of this thesis is the research and development of Advanced Oxidation Processes (AOPs). AOPs are based on the in-situ generation of hydroxyl radicals (OH·). These radicals are able to oxidize many organic compounds with high oxidation rates but in a non-selective way. This is useful to achieve the complete mineralization of the pollutants or its degradation into more easily biodegradable compounds.Two main objectives have been pursued in this thesis:1) To contribute to the scientific knowledge of the UV/H2O2 process through its analysis and modelling. Phenol degradation has been selected as a case of study. An experimental planning was established to study the influence of process variables on parameters such as total organic matter concentration and ecotoxicity.2) Research on new alternative treatments for suitable organic matter removal from recalcitrant waste effluents by AOPs. As study case, the leachate remediation from a municipal solid wastes landfill was selected. Fenton and photo-Fenton processes were compared and the operational conditions to achieve the maximum organic matter reduction and colour removal have been determined. Both laboratory scale and pilot plant experiments were carried out.

El principal objetivo de esta tesis ha sido el estudio de la aplicabilidad de procesos electroquímicos de oxidación avanzada (EAOPs) al tratamiento de aguas contaminadas con productos orgánicos persistentes. Los resultados de la investigación se presentan agrupados en cuatro bloques referentes a la degradación de fármacos y de colorantes azoicos, la electroquimioluminiscencia (ECL) como método de estudio de la electrogeneración de radicales fisisorbidos y el tratamiento de un efluente real usando un ánodo de Pt o de diamante dopado con boro (BDD). Se aplicaron EAOPs como la fotoelectrocatalisis solar (SPEC), la oxidación anódica (AO), el electro-Fenton (EF), el fotoelectro-Fenton UVA (PEF) y el fotoelectro-Fenton solar (SPEF), con una capacidad oxidante creciente en el orden SPEC < AO -Pt < AO -BDD < EF < PEF < SPEF. Se alcanzaron mineralizaciones completas en AO-BDD después de 6 h o más de tratamiento, entre 4 y 6 h para PEF y menores para SPEF. En los colorantes se observaron decoloraciones parciales usando AO-Pt, completas aplicando AO-BDD en 6 h y sólo de minutos en los EAOPs basados en la reacción de Fenton. Los análisis de las disoluciones electrolizadas por LC-MS y HPLC permitieron identificar intermedios y productos finales, permitiendo así proponer caminos de reacción para la mineralización de los contaminantes estudiados. El escalado de los EAOPs a planta pre-piloto y la depuración de aguas reales por AO-BDD permitieron evaluar su viabilidad a escala industrial y como tratamiento terciario. La incorporación de una placa fotovoltaica permitió desarrollar una planta de depuración autónoma con un consumo energético nulo. Se descubrió que el luminol presentaba una gran ECL al oxidarse sobre un ánodo de BDD. En este estudio se demostró que los radicales hidroxilo no son generados en condiciones de pH superiores a 12,0, pues se produce el anión radical superóxido, tal y como se corroboró mediante scavengers específicos.
The main objective of this thesis was to study the applicability of electrochemical advanced oxidation processes (EAOPs) to treat water contaminated with persistent organic products. The research results are grouped into four blocks referring to the degradation of pharmaceuticals and azo dyes, electrochemiluminescence (ECL) as a method of studying the electrogenerated radicals and the treatment of a real effluent using a Pt or boron-doped diamond (BDD) anode. The EAOPs considered were solar photoelectrocatalysis (SPEC), anodic oxidation (AO), electro-Fenton (EF), UVA photoelectro-Fenton (PEF) and solar photoelectro-Fenton (SPEF). These EAOPs showed an increasing oxidative ability in their enumeration order. Complete mineralization was achieved by AO-BDD after 6 h or more of treatment, between 4 and 6 h for PEF and lower time for SPEF. Dyes decolorization was partial for AO-Pt and complete for AOBDD in 6 h, but only in minute-scale for EAOPs based on the Fenton’s reaction. Analyses of electrolyzed solutions by LC-MS and HPLC allowed identifying intermediates and final products, enabling proposing reaction pathways for the mineralization of these contaminants. The scale-up of EAOPs to pre-pilot plant and the treatment of real wastewaters permitted evaluating their viability at industrial scale and as tertiary treatment. The addition of a solar panel allowed developing an autonomous pre-pilot plant without energy consumption. It was found that luminol presented ECL when it was oxidized on a BDD anode. This study demonstrated that hydroxyl radicals are not generated under conditions of pH > 12.0, being superoxide radical anion electrogenerated instead, as corroborated by specific scavengers.

Esta tesis doctoral versa sobre el tratamiento de aguas contaminadas con fármacos sulfamidas como el ácido sulfanílico (SA), la sulfanilamida (SNM) y la sulfametazina (SMZ). Estos compuestos se han degradado en una disolución sintética ácida mediante diversos procesos electroquímicos de oxidación avanzada (EAOPs) tales como la oxidación anódica (AO) en celda dividida y no dividida y los procesos electro-Fenton (EF), fotoelectro-Fenton UVA (PEF) y fotoelectro-Fenton solar (SPEF). En AO se ha usado un ánodo de diamante dopado con boro (BDD) y un cátodo de acero inoxidable en celdas de 100 mL, mientras que en EF, PEF y SPEF se ha utilizado un ánodo de BDD o de Pt y un cátodo de difusión de aire (ADE) o de fieltro de carbón en una celda de 100 o 230 mL. Se ensayó el efecto de variables experimentales como la intensidad de corriente, la concentración del fármaco y del catalizador de Fe2+ y el pH sobre la cinética de mineralización del SA, SNM y SMZ. Los procesos de AO en celda dividida y de PEF operando entre 50 y 450 mA conducían a una mineralización total con una reducción del carbono orgánico total (TOC) superior al 98%. El aumento de la intensidad siempre daba lugar a una mayor velocidad de mineralización debido a la mayor producción de radicales hidroxilo (●OH) vía oxidación del agua en AO, junto a la acción sinérgica del ●OH formado por la reacción de Fenton y de la luz UVA en PEF. También se consiguió una mineralización total para disoluciones concentradas hasta 2530 mg L-1 de SA, 2390 mg L-1 de SNM y 1930 mg L-1 de SMZ, tardando más tiempo aquellas con mayor contenido de sustrato. La cinética de desaparición del sustrato siempre obedecía una reacción de pseudo-primer orden. Se siguió la evolución con el tiempo de electrólisis de la hidroquinona, la p-benzoquinona y los ácidos oxálico y oxámico para el SA, y del catecol, resorcinol, hidroquinona, p-benzoquinona, 1,2,4- trihidroxibenceno y los àcidos maleico, fumárico, acético, oxálico, fórmico y oxámico para la SNM mediante HPLC. Para la SMZ, se detectaron la 4,6-dimetil-2-pirimidinamina, el catecol, el resorcinol, la hidroquinona y la p-benzoquinona por GCMS, y los ácidos maleico, fumárico, acético, fórmico, oxálico y oxámico por HPLC. Se confirmó que el N inicial se convertía principalmente en ion NH4 + y en mucha menor proporción en ion NO3-. A partir de estos resultados, se ha propuesto un camino de reacción plausible para la mineralización de cada compuesto por los EAOPs ensayados. Además, se evaluó la toxicidad de la disolución a partir de la inhibición de la luminiscencia de las bacterias Vibrio fischeri en EF. La toxicidad adquirió su valor máximo a cortos tiempos de electrólisis cuando se producían los productos aromáticos más tóxicos, pero la disolución se desintoxicó totalmente al final del tratamiento, independientemente del ánodo utilizado. En vista de los excelentes resultados encontrados para el PEF, el estudio de la degradación del SA se amplió a una planta pre-piloto solar de 2,5 L como un primer paso de la aplicación del proceso de SPEF a nivel industrial. El reactor era de Pt/ADE y se probó comparativamente el tratamiento de EF para clarificar la acción sinérgica de la luz solar. Ambos procesos se optimizaron mediante la aplicación de un diseño central compuesto acoplado con metodología de superficie de respuesta. Se obtuvo que las variables óptimas eran 100 mA cm-2, 0,5 mM de Fe2+ y pH 4,0. Se encontraron resultados similares para la SNM usando la misma planta pre-piloto. El proceso de SPEF permitió una mineralización del 94%, de forma más rápida a medida que la densidad de corriente aumentaba de 50 a 150 mA cm-2, mientras que las degradaciones comparables por EF dieron menor descontaminación.
This doctoral thesis is devoted to the degradation of sulfanilic acid (SA) and sulfa drugs as sulfanilamide (SNM) and sulfamethazine (SMZ) in acidic aqueous medium using electrochemical advanced oxidation processes (EAOPs) like anodic oxidation (AO) in divided and undivided cells and electro-Fenton (EF), UVA photoelectro-Fenton (PEF) and solar photoelectro-Fenton (SPEF). AO experiments were made in 100 mL cells with a boron-doped diamond (BDD) anode and a stainless steel cathode, whereas in EF, PEF and SPEF, the cell of 100 or 230 mL was equipped with a BDD or Pt anode and an airdiffusion (ADE) or carbon-felt cathode. The AO process in divided cell and PEF between 50 and 450 mA gave total mineralization with > 98% total organic carbon reduction. Increasing current always accelerated the mineralization due to the higher production of ●OH via wáter oxidation in AO, along with ●OH formed from Fenton’s reaction and UVA action in PEF. Total mineralization was achieved up to 2530 mg L-1 SA, 2390 mg L-1 SNM and 1930 mg L-1 SMZ. The substrate decay always obeyed a pseudo-first-order kinetics. HPLC allowed detecting intermediates like hydroquinone, p-benzoquinone and oxalic and oxamic acids for SA, and catechol, resorcinol, hydroquinone, p-benzoquinone, 1,2,4-trihydroxybenzene and fumaric, maleic, acetic, oxalic and formic acids for SNM. In the case of SMZ, 4,6-dimethyl-2-pyrimidinamine and catechol, resorcinol, hydroquinone and p-benzoquinone were detected by GC-MS and mainly oxalic and oxamic acids by HPLC. The initial N was lost mainly as NH4+ ion and, in lesser proportion, as NO3- ion. These results allowed the proposal of a reaction sequence for each compound by the EAOPs tested. The study of SA degradation was further extended to a solar pre-pilot plant of 2.5 L with a Pt/ADE reactor as a first step of the application of SPEF to industrial level. The EF and SPEF processes were optimized by means of response surface methodology, yielding 100 mA cm-2, 0.5 mM Fe2+ and pH 4.0 as best variables. Similar results were found for SNM using the same pre-pilot plant. The SPEF process allowed 94% mineralization, more rapidly when current density rose from 50 and 150 mA cm-2, while the comparative EF process yielded lower decontamination.

En el presente trabajo se ha estudiado el tratamiento de efluentes de tintura por agotamiento de tejidos de algodón con colorantes reactivos, mediante fotocatálisis solar, heterogénea con dióxido de titanio y foto-Fenton. En las diferentes experiencias se han utilizado colorantes con cromóforos azo, antraquinona y ftalocianina, solos y combinados entre sí. El tratamiento de los baños residuales de tintura se realizó por exposición solar directa y por exposición en simulador solar, en reactores abiertos y en plantas piloto de detoxificación solar. La efectividad de los procesos se comprobó por espectrofotometría ultravioleta-visible y por el contenido de materia orgánica mediante análisis de la demanda química de oxígeno (DQO) y del contenido en carbono orgánico total (COT) de los baños, en función del tiempo de tratamiento. La fotocatálisis heterogénea con dióxido de titanio se mostró efectiva en el tratamiento de baños residuales de colorantes con cromóforo azo y antraquinona, obteniéndose elevadas decoloraciones y posibilitando la reutilización de los baños tratados en nuevas tinturas. Sin embargo, los colorantes con cromóforo ftalocianina requieren tratamientos más enérgicos, como el foto-Fenton, para su degradación. Los efluentes tratados se emplearon en la obtención de segundas tinturas por agotamiento de tejidos de algodón y los nuevos baños residuales, tratados nuevamente, se reutilizaron en terceras tinturas. Al comparar estas últimas con las efectuadas con agua nueva, mediante espectrofotometría reflectiva y evaluación de las solideces al lavado, se comprobó su completa reproductibilidad. Los resultados del trabajo permiten afirmar que los tratamientos foto-Fenton proporcionan baños reutilizables en posteriores tinturas, sea cual sea el cromóforo de los colorantes. Todo ello debe facilitar el estudio de efluentes industriales de ennoblecimiento textil, con la finalidad de conseguir ahorros de agua y vertidos en los procesos, mediante técnicas de depuración
Pey Clemente, J. (2008). Aplicación de procesos de oxidación avanzada (Fotocatálisis solar) para el tratamiento y reutilización de efluentes textiles [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2241
Palancia

El tratamiento con E-peroxonación implica el burbujeo del efluente del generador de ozono (mezcla de gases O2 y O3) en un reactor de columna de burbuja de vidrio de flujo ascendente que está equipado con un cátodo de diamante dopado con boro para transformar el O2 en el gas burbujeado H2O2. El H2O2 generado in situ reacciona con el O3 burbujeado para producir el radical hidroxilo (HO•), que degrada de manera no selectiva los compuestos orgánicos rápidamente en la solución. Estos efectos se atribuyen principalmente a la producción intensiva de reactivos altamente oxidativos y no selectivos tales como radicales hidroxilo en el medio de oxidación de Eperoxonación. Las altas tasas de degradación y mineralización de casi todos los contaminantes del modelo en agua por el proceso de E-peroxonación y por la simplicidad del proceso lo convierten en una excelente alternativa a otros procesos de oxidación avanzada. Con la configuración simple del proceso mediante los sistemas existentes de ozonización y electrólisis se pueden adaptar fácilmente para que E-peroxonación aumente la eficiencia de degradación de compuestos no biodegradables. Así mismo, el alto costo asociado con la necesidad de consumo de ozono y electricidad puede reducirse considerablemente. En este trabajo, se evaluó la disminución de la concentración de compuestos fenólicos (fenol y 4-clorofenol) presentes en el agua mediante la combinación de procesos de oxidación avanzada (POA). Gracias a la significativa producción de HO •, el tratamiento con E-peroxona mejoró tanto la degradación de Phe y 4-CPh como la eliminación total de carbono orgánico (TOC) en comparación con la ozonización (O3) y la electro-oxidación (EO) sola. En condiciones de reacción óptimas, la degradación completa de 4-CPh y la eliminación de TOC se lograron en 45 y 120 min de proceso de E-peroxona, respectivamente, mientras que la degradación completa de Phe y la eliminación de TOC se lograron en 20 y 60 min, respectivamente. Las variables estudiadas fueron pH 7.0 ± 0.5 fue monitoreado pero no se controlado durante los experimentos, 0.05, 0.1 y 0.150 L min-1 de caudal de flujo del gas, concentración de ozono de 5 y 6 ± 0,5 mg L-1. Además, 1.0, 2.0 y 3.0 A que corresponden a densidades de corriente de 20, 40 y 60 mA cm-2. Basándose en sub-productos como compuestos aromáticos (4-clorocatecol, catecol, pbenzoquinona, hidroquinona) y ácidos carboxílicos (como ácido maleico, fórmico, fumárico, succínico, oxálico, malónico y acético) identificados por UHPLC-UV / DAD y en los cambios de la concentración de ion cloruro (Cl-) que se detectaron mediante cromatografía iónica (IC), se propuso una vía de reacción para la mineralización de Phe y 4-CPh. Esto mediante el proceso de E-peroxonación, cuyos resultados sugieren que el tratamiento con E-peroxonación puede proporcionar una forma prometedora de tratar el agua contaminada con Phe y 4-CPh. En este sentido, se concluye que el ozono solo mineraliza parcialmente la molécula de Phe y 4- CPh y conduce principalmente la formación de compuestos alifáticos. Finalmente, las toxicidades de Phe y 4-CP y sus productos de degradación se determinaron mediante el uso de un bioensayo con semillas de lechuga (Lactuca sativa) y se concluye que, a diferencia del proceso de E-peroxonación, no solo mineraliza la molécula orgánica, sino que también elimina la toxicidad de la solución fenólica tratada.
CONACYT 168305 CONACYT 269093

La degradación individual de los ácidos trans-cinámico, trans-ferúlico y 4-hidroxifenilacético se llevó a cabo utilizando varios EAOPs. Se trataron disoluciones de 100 ml de cada ácido en Na2SO4 0,050 M a pH 3,0 y temperatura constante de 35 ◦C mediante oxidación anódica con H2O2 electrogenerado (OA-H2O2), electro-Fenton (EF), fotoelectro–Fenton (FEF), fotoelectro-Fenton solar (FEFS) usando un reactor de tanque agitado equipado con un ánodo de 3 cm2 de diamante dopado con boro (BDD) y un cátodo de difusión de aire de 3 cm2 de carbono-politetrafluoroetileno. Después de establecer las mejores condiciones para la mineralización de los ácidos en cada EAOP ensayado, el ácido 4-hidroxifenilacético se eligió como componente modelo. Este ácido se mezcló con agua residual de la industria del aceite de oliva (OOMW) con el fin de estudiar el efecto de la matriz en la degradación de dicho ácido, para lo cual se prepararon diferentes mezclas acuosas incrementando el porcentaje de OOMW desde 20% hasta 80 % v/v. En OA-H2O2, cada ácido y sus intermedios fueron destruidos principalmente por los radicales ●OH formados en la superficie del BDD. En EF, la eliminación de la materia orgánica mejoró con la producción adicional de ●OH en el medio a partir de la reacción de Fenton entre el H2O2 generado en el cátodo y el Fe2+ (50 mM) añadido al comienzo del experimento. En el caso del FEF, el proceso se aceleró gracias a la acción fotocatalítica de la radiación UVA proporcionada por una lámpara de 6 W mientras que en FEFS, la disolución fue expuesta a la iluminación solar, la cual ayudó a incrementar la degradación de cada ácido. En cada tratamiento, se evaluó minuciosamente la influencia de la densidad de corriente y la concentración inicial de ácido sobre la eliminación del carbono orgánico total (TOC). Además, se siguió la disminución de la demanda química de oxígeno (DQO) y la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) en las pruebas realizadas con OOMW. Los ácidos carboxílicos alifáticos de cadena corta generados durante los tratamientos fueron identificados y cuantificados por HPLC de exclusión iónica, apareciendo en cada caso el ácido oxálico. Los compuestos intermedios aromáticos se identificaron por GC-MS. Finalmente, se determinó qué camino de reacción de cada ácido obedecía a una reacción de pseudo-primer orden basado en todos los intermedios detectados.
The destruction of trans-cinnamic, trans-ferulic and 4-hydroxyphenylacetic acids was performed under similar experimental conditions, separately. Solutions of 100 mL of each acid in 0.050 M Na2SO4 at acidic pH 3.0 and constant temperature of 35 ºC were treated by anodic oxidation with electrogenerated H2O2 (AO-H2O2), electro-Fenton (EF), UVA photoelectro-Fenton (PEF) and solar photoelectro-Fenton (SPEF) using a stirred tank reactor equipped with a 3 cm2 boron-doped diamond (BDD) anode and a 3 cm2 carbon-polytetrafluoroethylene air-diffusion cathode. After establishing the best conditions for the mineralization of the acids in each EAOP tested, 4-hydroxyphenylacetic acid was chosen as a model component. This acid was spiked into the OOMW in order to study the matrix effect, including aqueous mixtures with different percentages of this wastewater, over its degradation performance. In AO-H2O2, each acid and its intermediates were pre-eminently destroyed by ●OH formed at the BDD surface. In EF, the removal of organic matter was enhanced by the additional production of ●OH in the bulk from Fenton’s reaction between H2O2 generated at the cathode and Fe2+ added at the beginning of experiment (0.50 mM). In the case of PEF, the process was accelerated thanks to the photocatalytic action of UVA radiation provided by a 6 W lamp. In SPEF, the solution was exposed to sunlight illumination. In each treatment, the influence of current density and initial acid concentration on total organic carbon (TOC) decay was, thoroughly assessed. Additionally, the chemical oxygen demand (COD) and the 5-day biochemical oxygen demand (BOD5) were followed in the runs performed with OOMW. Short-chain aliphatic carboxylic acids generated during treatments were identified and quantified by ion-exclusion HPLC, whereas aromatic intermediates were identified by GC-MS. A reaction pathway for each acid was finally proposed as a pseudo first order based on all the detected intermediates.

En los últimos años, el aumento de la contaminación tanto de la atmósfera como de los suelos y recursos hídricos del planeta ha alcanzado niveles en grado no aceptable por el medio ambiente. En el caso de la contaminación de aguas, ya sea por uso doméstico en aglomeraciones urbanas o por vertidos industriales, estos niveles han llevado a la necesidad de la exigencia del tratamiento de las aguas por necesidad y por ley. Por ello, es importante el desarrollo y optimización de nuevos procesos aplicables a la descontaminación de aguas. En este contexto, en la presente tesis doctoral se describe el desarrollo de nuevos catalizadores basados en carbono altamente eficientes en tratamientos de descontaminación de aguas residuales industriales. Estos materiales basados en carbono garantizan una mayor sostenibilidad de cara a los procesos convencionales de tratamientos de aguas. Así, en una primera parte de la tesis se describe el empleo de materiales carbonosos como soporte de nanopartículas metálicas, obteniendo catalizadores altamente eficientes y con una elevada actividad catalítica en la reacción de foto-Fenton para el tratamiento de aguas residuales industriales. En la segunda parte de la tesis se describe el empleo de materiales grafénicos como catalizadores libres de metales para las reacciones de Fenton y foto-Fenton, reacciones que hasta los últimos años se creía que sólo se podían llevar a cabo con catalizadores metálicos.
En els últims anys, l'augment de la contaminació tant de l'atmosfera com dels sòls i recursos hídrics del planeta ha aconseguit nivells en grau no acceptable pel medi ambient. En el cas de la contaminació d'aigües, ja siga per ús domèstic en aglomeracions urbanes o per abocaments industrials, aquests nivells han portat a la necessitat de l'exigència del tractament de les aigües per necessitat i per llei. Per això, és important el desenvolupament i optimització de nous processos aplicables a la descontaminació d'aigües. En aquest context, en la present tesi doctoral es descriu el desenvolupament de nous catalitzadors basats en carboni altament eficients en tractaments de descontaminació d'aigües residuals industrials. Aquests materials basats en carboni garanteixen una major sostenibilitat de cara als processos convencionals de tractaments d'aigües. Així, en una primera part de la tesi es descriu l'ocupació de materials basats en carboni com a suport de nanopartícules metàl·liques, obtenint catalitzadors altament eficients i amb una elevada activitat catalítica en la reacció de foto-Fenton per al tractament d'aigües residuals industrials. En la segona part de la tesi es descriu l'ocupació de materials grafènics com a catalitzadors lliures de metalls per a les reaccions de Fenton i foto-Fenton, reaccions que fins als últims anys es creia que només es podien dur a terme amb catalitzadors metàl·lics.
In the last years, the increase in pollution of both the atmosphere and the soil and water resources of the planet has reached levels that are not acceptable to the environment. In the case of water pollution, either by domestic use in urban agglomerations or by industrial discharges, these levels have led to the need for the requirement of water treatment by necessity and by law. Therefore, it is important to develop and optimize new processes applicable to water decontamination. In this context, the present doctoral thesis describes the development of new highly efficient carbon-based catalysts in industrial wastewater decontamination treatments. These carbon-based materials ensure greater sustainability for the conventional water treatment processes. Thus, in a first part of the thesis it is described the use of carbonaceous materials as support for metal nanoparticles, obtaining highly efficient catalysts with a high catalytic activity in the photo-Fenton reaction for industrial wastewater treatments. The second part of the thesis describes the use of graphene materials as metal-free catalysts for the Fenton and photo-Fenton reactions, reactions that until recent years it was believed that could only be carried out with metal catalysts.
Espinosa López, JC. (2018). NUEVOS MATERIALES CARBONOSOS COMO CATALIZADORES HETEROGÉNEOS Y SU APLICACIÓN EN PROCESOS DE OXIDACIÓN AVANZADA Y EN REACCIONES DE INTERÉS INDUSTRIAL [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/113414
TESIS

Este libro presenta una introducción al análisis de supervivencia avanzada y se recomienda como material de apoyo para los cursos de posgrado que se relacionen con estadística (como prerequisito se recomienda un curso de probabilidad y de procesos estocásticos, sin embargo, el texto incluye un repaso de algunos conceptos que se necesitan para el desarrollo de su contenido y que pretenden nivelar al lector a fin de que se familiarice con algunos conceptos necesarios para comprender el análisis de datos de supervivencia). Con este material se pretende discutir y exhibir la fusión entre el análisis clásico de supervivencia y los procesos estocásticos que representa un avance muy importante en el área y hacen más flexible el manejo de los estimadores de las funciones de supervivencia y de las funciones de riesgo o hazard acumulado, a la vez que permite estudiar sus propiedades de una manera intuitiva, exhaustiva y apropiada.

La enfermedad de Alzheimer (EA) es la patología neurodegenerativa más común en todo el mundo y se le considera la principal causa de demencia en la población adulta. El principal rasgo neuropatológico de esta enfermedad es la acumulación de proteínas mal plegadas en el cerebro de los pacientes. Estos agregados proteicos conducen a la oxidación progresiva y daño inflamatorio, lo que contribuye al proceso neurodegenerativo y al daño cerebral irreversible. Por otro lado, la evidencia sugiere que la disfunción mitocondrial es un elemento importante en la patogénesis de la EA y que su aparición precede al establecimiento de los agregados proteicos en el cerebro.Interesantemente, diversos estudios en el tejido periférico de modelos animales y pacientes con EA, sugieren que la función mitocondrial también podría estar afectada, lo que indicaría la existencia de un novedoso blanco para la búsqueda de un biomarcador temprano en la EA. En este contexto, evidencia reciente indica que los fibroblastos extraídos de biopsia de piel pueden ser los candidatos adecuados para el escrutinio de nuevos biomarcadores en la EA. Esto ya que existe evidencia de que fibroblastos de pacientes con EA familiar presentan desregulaciones metabólicas que reflejarán alteraciones neuronales que ocurren en el cerebro. Más allá de lo prometedor de estas evidencias actualmente no existen estudios profundos que demuestren y/o caractericen el daño mitocondrial en fibroblastos de pacientes con EA y su potencial uso en la búsqueda de un biomarcador.Dado los antecedentes anteriores, en esta tesis se propone que los fibroblastos de pacientes con la EA presentan un perfil de disfunción mitocondrial característico que los diferencia de los pacientes normales. Para esto se analizaron cultivos primarios de fibroblastos de pacientes controles y EA con diferentes niveles de deterioro cognitivo. Se realizaron análisis de microscopía de fluorescencia en vivo, PCR en tiempo real, Western blot y determinaciones de ATP. Nuestros resultados sugieren que los fibroblastos de pacientes con EA presentan defectos específicos en la morfología y bioenergética mitocondrial que se asemejan a las desregulaciones cerebrales observadas en la EA.Esta disfunción mitocondrial podría estar desencadenada por la formación y apertura del poro de transición de membrana mitocondrial, un complejo proteico que cumple funciones en la regulación de la producción de energía y procesos de muerte celular. El presente estudio presenta la primera caracterización del estado mitocondrial de los fibroblastos de pacientes con EA y sugiere que la evaluación de la función mitocondrial podría diferenciar el envejecimiento normal del envejecimiento patológico relacionado con esta enfermedad. Nuestro trabajo abre la posibilidad de un nuevo blanco para el desarrollo de biomarcadores de EA y presenta una nueva estrategia para estudios epidemiológicos en esta enfermedad.