Tratamiento de aguas para la eliminación de antibióticos -nitroimidazoles- mediante adsorción sobre carbón activado y tecnologías avanzadas de oxidación

Resumen

El objetivo general de esta Tesis Doctoral es estudiar la eliminación de antibióticos, concretamente nitroimidazoles, del agua mediante procesos de adsorción/bioadsorción en carbones activados y usando diferentes tecnologías basadas en la ozonización, fotooxidación y radiólisis de estos contaminantes. Los nitroimidazoles seleccionados para este estudio son: Metronidazol, Dimetridazol, Tinidazol y Ronidazol. Así, los objetivos específicos que se pretenden alcanzar son: 1. Valorar la utilidad de los carbones activados como adsorbentes en la eliminación de nitroimidazoles de las aguas. En este objetivo se pretende analizar la viabilidad de los carbones activados, tanto comerciales como preparados en nuestro laboratorio, como adsorbentes de nitroimidazoles en aguas de diferente procedencia (ultrapuras, superficiales, subterráneas y residuales urbanas). Para ello, los procesos de adsorción se llevarán a cabo tanto en régimen estático como dinámico, determinando la capacidad de adsorción de los carbones. Los resultados obtenidos, en todos los casos, se relacionarán con las características texturales y grupos químicos superficiales de los carbones. En este apartado se estudiarán: la influencia de las variables operacionales, cinética del proceso y mecanismos que controlan estos procesos, con el fin de aumentar la efectividad de los mismos en la extracción de estos contaminantes de las aguas. 2. Estudiar los procesos de bioadsorción de los nitroimidazoles mediante el uso simultáneo de carbón activado y bacterias. Con objeto de potenciar el rendimiento en los procesos de extracción de los contaminantes, se analizará la influencia de las bacterias en estos procesos. Se estudiarán los procesos de bioadsorción de los nitroimidazoles, así como su posible degradación previa a la adsorción de los mismos por el carbón activado. Las bacterias que se van a utilizar en este estudio son las que se encuentran en los fangos activos procedentes del tratamiento secundario de una planta de depuración de aguas residuales. Al comparar los resultados obtenidos en la adsorción de los nitroimidazoles sobre el carbón activado en presencia de bacterias con los correspondientes al proceso de eliminación de contaminantes llevado a cabo en ausencia de bacterias, se podrá determinar el papel desempeñado por estas bacterias en la depuración del agua mediante estos sistemas. 3. Conocer la efectividad del ozono y de las tecnologías basadas en el uso simultáneo de ozono y carbón activado en la eliminación de nitroimidazoles. Con este objetivo se pretende analizar la eficacia de los carbones activados como catalizadores en los procesos de ozonización para la eliminación de estos contaminantes de las aguas, tanto en régimen estático como en continuo, estudiando: la influencia de las variables operacionales, cinética de los procesos y su modelación matemática. En todos los casos, los resultados se compararán con los correspondientes a la ozonización directa de los contaminantes. 4. Analizar los procesos de degradación de los nitroimidazoles de las aguas por fotooxidación directa e indirecta. La fotooxidación de los contaminantes se estudiará usando radiación UV y evaluando la influencia de las variables operacionales, cinética de los procesos y la modelación matemática de los mismos. Además, se estudiará la influencia de diferentes compuestos fotosensibilizadores presentes en el medio. 5. Estudiar la radiólisis de las aguas contaminadas con los nitroimidazoles seleccionados usando radiación gamma y analizando los procesos de degradación de estos contaminantes. Con este objetivo se pretende conocer las posibilidades que presenta este novedoso proceso avanzado de oxidación/reducción para eliminar nitroimidazoles de aguas de diferente naturaleza. En este apartado se estudiarán: la cinética de descomposición de los contaminantes, la influencia de las distintas variables operacionales, los mecanismos de reacción y su aplicación en aguas potables y residuales.