Peroxide promoted catalytic wet air oxidation of phenolic aqueous solutions using activated carbon as catalyst

Tesi Alícia RubalcabaLa creixent complexitat dels efluents residuals així com la manifesta oposició pública cap a determinades tècniques convencionals per a la gestió de residus, com és la incineració, ha accelerat el desenvolupament de tractaments econòmics i respectuosos amb el medi ambient. Hi ha pocs dubtes sobre que els processos de degradació biològica continuïn sent els més utilitzats pel tractament d'aigües residuals. Malgrat això, quan els processos biològics s'apliquen al tractament d'efluents industrials, no sempre arriben a nivells de depuració satisfactoris, ja que moltes substàncies orgàniques produïdes per les indústries químiques són inhibidores, tòxiques o resistents a l'oxidació biològica. L'Oxidació Humida Catalítica (CWAO, de l'anglès Catalytic Wet Air Oxidation) és una de les tecnologies més prometedores per al tractament d'aigües que continguin una alta càrrega orgànica o amb presència de contaminants biotòxics. A més a més, el procés CWAO ha demostrat recentment la seva eficàcia com a pretractament químic, produint efluents que poden ser tractats posteriorment mitjançant un sistema biològic. Una opció per suavitzar les condicions d'operació de la CWAO o per al tractament de contaminants resistents a aquest procés és afegir petites quantitats d'un oxidant més potent que l'aire, com ara el peròxid d'hidrogen. Aquest procés s'anomena Oxidació Humida Catalítica Promoguda amb Peròxid d'Hidrogen (PP-CWAO, de l'anglès Peroxide Promoted Catalytic Wet Air Oxidation). Per a l'estudi d'aquest procés recentment desenvolupat, l'activitat i l'estabilitat del carbó actiu (AC) s'han provat a la PP-CWAO de solucions aquoses de fenol. Aquest compost s'ha elegit com a model degut a que els residus fenòlics són uns dels contaminants més habituals als efluents de les indústries químiques, que a més es caracteritzen per una elevada toxicitat i una escassa biodegradabilitat. A aquesta tesi, les solucions fenòliques s'han tractat en un reactor de llit fix de goteig a condicions de pressió i temperatura mitjanes (The increasing complexity of wastewater streams as well as the unfavourable public opinion about some conventional waste management techniques, e.g. incineration, is forcing the development of cost-competitive and environmentally acceptable waste treatments. There is little doubt that biological processes will continue to be employed as a baseline treatment processes for most wastewater. However, when biological processes are applied to treatment of industrial effluents, they do not always give satisfactory results, sine many organic substances produced by the chemical and related industries are inhibitory, toxic and/or resistant to biological oxidation. The Catalytic Wet Air Oxidation (CWAO) process is one of the most promising technologies for the remediation of concentrated and/or biotoxic water pollutants, when a stable and active catalyst can be provided. In addition, CWAO has recently proved to be effective as chemical pre-treatment that could give effluents suitable for a subsequent biological end treatment. An alternative to lower CWAO operation conditions or to treat some refractory compounds is to supply little amount of a stronger oxidant such as hydrogen peroxide in a process referred as to Peroxide Promoted Catalytic Wet Air Oxidation (PP-CWAO). To study the potentialities of this newly developed oxidation process, the catalytic activity and stability of activated carbon (AC) was tested in the PP-CWAO of phenolic aqueous solutions. Phenol was chosen as model compound because of phenolic wastes are one of the most prevalent forms of chemical pollutants, characterised by a high toxicity and a poor biodegradability. In this work, phenolic water was treated in a trickle bed reactor (TBR) at mild pressure and temperature conditions (<15 bar,