REGULACIÓN DEL CONSUMO DE PERÓXIDO DE HIDRÓGENO EN EL PROCESO DE FOTOFENTON HETEROGÉNEO, PARA LA DEGRADACIÓN DE COMPUESTOS RECALCITRANTES PRESENTES EN VINAZAS DE TEQUILA Y CACHAZA

Abstract

La producción de tequila en México y cachaza en Brasil generan gran cantidad de residuos como son las vinazas, que son aguas residuales con elevada carga orgánica y bajo pH, además contienen compuestos recalcitrantes (RCs) los cuales no se pueden degradar por métodos convencionales y tienen algunos efectos negativos si son descargados en el medio ambiente sin un tratamiento adecuado. Una alternativa para el tratamiento de estos compuestos son los procesos de oxidación avanzada (POAs), los cuales utilizan el radical hidroxilo para degradar la materia orgánica. El proceso de fotofenton heterogéneo es una POA eficiente en la degradación de compuestos RCs. En este proceso se utilizan un catalizador de hierro, luz UV y peróxido de hidrógeno (H2O2). Este trabajo se enfoca en la regulación del H2O2 en el proceso de fotofenton, ya que este compuesto se puede consumir en reacciones que no degradan la materia orgánica si es agregado solo al inicio y esto puede elevar los costos, pero el agregarlo de manera dosificada y sistemática usando técnicas adecuadas de control automático es posible mejorar la degradación. Se realizó la degradación de tres de los RCs más comúnmente encontrados en las vinazas, que son lignina, ácido gálico y melanoidina. La fase experimental se dividió en 3 tipos de experimentos; experimentos por lotes, experimento en semicontinuo, al cual se le aplicó una entrada de flujo de H2O2 y experimentos con regulación de H2O2. Éste último se realizó al utilizar una técnica de control clásico. La experimentación se llevó a cabo en en dos sistemas de reacción, uno donde se utilizó lámpara UV y otros donde se utilizaron LEDs. En el sistema de reacción con lámpara UV se realizaron experimentos con los 3 RCs, la lignina fue degrada en experimentos por lotes y en semicontinuo. En el caso de la melanoidina solo se rea-lizó un experimento por lotes donde no se obtuvo una degradación significativa. La degradación del ácido gálico se realizó de manera semicontinua y con éste experimento se modeló, el proceso de degradación por el método de curva de reacción, donde se obtuvo una función de transferencia de primer orden. Posteriormente se calcularon los parámetros de un controlador en tiempo continuo con la técnica de síntesis directa. En el caso de este compuesto se mejoró la degradación en el experimento con regulación de H2O2 respecto al experimento semicontinuo. Posteriormente se realizaron los experimentos en el sistema con LEDs. Aquí se realizaron los 3 tipos de experimentos, pero ahora se tomaron datos del oxígeno di- 1 suelto por medio de una tarjeta de adquisición de datos. Para los 3 RCs se obtuvieron sus respectivas funciones de transferencia, la variable de entrada fue nuevamente el flujo de H2O2 en el reactor y la variable de salida fue el oxígeno disuelto medido como porcentaje de saturación. Posteriormente se aplicó la técnica de síntesis directa en un tiempo discreto donde el tiempo de muestreo fue de 5 minutos, para cada sustancia. La degradación de lignina y ácido gálico mejoraron al realizar los experimentos con regulación de H2O2, pero nuevamente, en el caso de la melanoidina no logró una degradación significativa, por lo que este compuesto es considerado el más recalcitrante. Sin embargo sí se obtuvo una disminución del color marrón que este compuesto produce. En general fue posible realizar el modelado del proceso de fototenton heterogéneo para la degradación de algunos compuestos recalcitrantes, por medio del método de curva de reacción y aplicar una técnica de control clásico, por otro lado el utilizar el oxígeno disuelto como variable de salida, fue útil para realizar la dosificación automatizada del H2O2 y mejorar la degradación.