Pesticidas
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Pesticidas
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DIPLOMA DE ESTUDIOS AVANZADOS<br />
ESTUDIO DE DEGRADACIÓN<br />
POR FOTOCATÁLISIS SOLAR<br />
DE LOS PESTICIDAS<br />
METASYSTOX R Y CARBARIL.<br />
Dirigido: Dr. Antonio Arques.<br />
Realizado: Raquel Sanchis.
PROGRAMA: Ingeniería Textil.<br />
DEPARTAMENTO: Ingeniería Textil y Papelera.<br />
DENOMINACIÓN N DE LOS CURSOS<br />
Programa de<br />
doctorado<br />
Control de Calidad y Seguridad en la Industria<br />
Textil.<br />
Espectroscopía Infrarroja y Técnicas Electroquímicas<br />
aplicadas a Polímeros.<br />
Evaluación y Control de la Corrosión en Procesos<br />
Industriales.<br />
Procesos de Oxidación Avanzada en Tratamientos<br />
de Aguas. Nuevos Materiales Catalizadores.
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Conclusiones<br />
La contaminación de las aguas<br />
producida por pesticidas, ocasiona<br />
un problema medioambiental<br />
grave, debido a su elevada<br />
toxicidad.<br />
La presencia de pesticidas es<br />
debida:<br />
Actividades agrícolas.<br />
Tratamientos fitosanitarios con<br />
fines no agrícolas.
Reunión de<br />
datos<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Conclusiones<br />
Reducción<br />
Separación y caracterización<br />
Intercambio<br />
Recuperación en materia y<br />
energía<br />
Estudio de las<br />
alternativas<br />
Minimización<br />
Tratamiento y<br />
eliminación<br />
Residuo no nocivo<br />
Vertido
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Conclusiones<br />
El metasystox<br />
R, producto comercial<br />
del pesticida metil-oxidemeton. Se utiliza<br />
en el cultivo de cítricos de la Comunidad<br />
Valenciana.<br />
O<br />
H O<br />
2<br />
H C S<br />
3 C<br />
C C S P<br />
H2 H2 OMe<br />
OMe
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Conclusiones<br />
El carbaril, se asigna al 1-naftalenil-Nmetilcarbamato,<br />
insecticida que se<br />
utiliza en el control de plagas en granos<br />
de cereales, legumbres, pasturas y<br />
árboles forestales.<br />
O.CO.NHCH 3
Los procesos de depuración convencionales<br />
no resultan suficientes.<br />
Se hace necesario buscar métodos<br />
alternativos.<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Conclusiones<br />
Aparece como opción la FOTOCATÁLISIS<br />
SOLAR.<br />
• Método que destruye sustancias tóxicas hasta<br />
compuestos inocuos.<br />
• Los contaminantes son eliminados en un<br />
único proceso sin necesidad de ser extraídos<br />
previamente.<br />
• Utiliza energía procedente de una fuente<br />
limpia, abundante, ecológica, barata e<br />
inagotable.
Absorción directa o<br />
indirecta de energía<br />
radiante ( visible o UV)<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Conclusiones<br />
Por<br />
Sólido semiconductor<br />
de banda ancha TiO 2<br />
Provoca<br />
La destrucción y<br />
eliminación de<br />
contaminantes<br />
Sin que el catalizador<br />
sufra cambios químicos<br />
Producto<br />
no tóxico,<br />
abundante<br />
y barato.
Esquema típico de un Sistema de<br />
Detoxificación Solar de agua.<br />
Catalizador<br />
(TiO 2<br />
)<br />
Suspensión<br />
Soportado<br />
Sol<br />
Introducción<br />
Oxidante<br />
Oxígeno (Aire)<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Agitador<br />
CnHmOzXy<br />
TiO 2<br />
Luz UV<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
nCO 2<br />
+yHX+wH 2<br />
O<br />
Conclusiones<br />
Agua<br />
contaminada<br />
Filtro<br />
Bomba<br />
impulsión<br />
Recirculación<br />
Reactor químico (colector solar)
Experimental<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Conclusiones
Cromatografía Líquida de Alta Resolución<br />
He<br />
Introducción<br />
de la muestra<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Conclusiones<br />
Disolvente<br />
Columna<br />
Registro<br />
Detector<br />
Bomba
Analizador de carbono: TOC<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Conclusiones
Respirometría de fangos activos.<br />
Medida de la toxicidad producida por el pesticida<br />
sobre un volumen de fangos activos.<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Conclusiones<br />
Agua residual<br />
O consumido (mgO2/Lh)<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
Una serie<br />
compleja 100 de<br />
reacciones<br />
50<br />
químicas<br />
0<br />
Se introduce<br />
Mediante<br />
Catalizadas por<br />
enzimas<br />
Reactor<br />
Sustancias<br />
más simples<br />
Cultivo<br />
bacteriano<br />
aerobio en<br />
suspensión<br />
Donde se<br />
Tasa<br />
mantiene<br />
máxima de respiración<br />
En<br />
Adición de 2g/L de acetato<br />
Materia<br />
orgánica<br />
Transforma<br />
0 10 20 30 40 50<br />
Tiempo (min)<br />
Adición de pesticida
Respirometría de fangos activos.<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Conclusiones
Planta Piloto de Fotocátalisis Solar.<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Conclusiones<br />
Capacidad: 24 L de agua.<br />
Superficie: 2 m 2 .<br />
Volumen irradiado: 15.1 L.<br />
Formada por:<br />
• 16 tubos de pirex conectados entre sí.<br />
• 2 espejos parabólicos.<br />
Equipada con:<br />
• Un radiómetro (Acadus 85) que permite<br />
calcular la radiación solar acumulada, así<br />
como la radiación solar que se da en cada<br />
momento del ensayo.
Metasystox R<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
a escala<br />
laboratorio<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
• Metasystox escala<br />
laboratorio<br />
Metasyxtox en planta<br />
piloto<br />
Carbaril escala<br />
laboratorio<br />
Conclusiones
Porcentaje de degradación de las<br />
diferentes muestras en función del tiempo.<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
• Metasystox escala<br />
laboratorio<br />
Metasyxtox en planta<br />
piloto<br />
Carbaril escala<br />
laboratorio<br />
Conclusiones<br />
Fotodegradación (%)<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
0 1 2 3 4 5 6<br />
Tiempo (h)<br />
Metasystox (0.1g/L)+TiO2 (0.2g/L)<br />
Metasystox (0.05g/L)+TiO2 (0.2g/L)<br />
Metasystox (0.1g/L)+TiO2 (0.5g/L)<br />
Metasystox (0.05g/L)+TiO2 (0.5g/L)
Cinética de degradación de las muestras de<br />
Metasystox 0.05 g/L en función del tiempo<br />
0<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Ln(C/C0)<br />
-0,5<br />
-1<br />
-1,5<br />
0 1 2 3 4 5 6<br />
y = -0,3842x - 0,0203<br />
R 2 = 0,9914<br />
y = -0,2775x - 0,0818<br />
R 2 = 0,964<br />
Resultados<br />
-2<br />
• Metasystox escala<br />
laboratorio<br />
Metasyxtox en planta<br />
piloto<br />
Carbaril escala<br />
laboratorio<br />
-2,5<br />
Tiempo (h)<br />
Metasystox 0.05 g/L + TiO2 (0.2g/L)<br />
Metasystox 0.05 g/L + TiO2 (0.5g/L)<br />
Lineal (Metasystox 0.05 g/L + TiO2 (0.2g/L) )<br />
Lineal (Metasystox 0.05 g/L + TiO2 (0.5g/L) )<br />
Conclusiones
Análisis TOC.<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
• Metasystox escala<br />
laboratorio<br />
Metasyxtox en planta<br />
piloto<br />
Carbaril escala<br />
laboratorio<br />
Conclusiones<br />
TOC<br />
(mg/L)<br />
200<br />
180<br />
160<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
Inicial<br />
Análisis respirométrico.<br />
Inicial<br />
1 hora<br />
3 horas<br />
TiO2 (0.2g/L) TiO2 (0.5g/L) TiO2 (0.5g/L)<br />
sin luz<br />
Ensayo sin TiO 2 , la toxicidad es de 70% a las 3 horas.<br />
5 h<br />
Toxicidad<br />
81 %<br />
45 %<br />
11%
Metasystox R<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
en planta<br />
piloto<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Metasystox escala<br />
laboratorio<br />
• Metasyxtox en<br />
planta piloto<br />
Carbaril escala<br />
laboratorio<br />
Conclusiones
Análisis HPLC.<br />
Rápido descenso en la concentración de pesticida: alrededor<br />
de un 70 % a las 5 horas.<br />
Análisis TOC.<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Metasystox escala<br />
laboratorio<br />
• Metasyxtox en<br />
planta piloto<br />
Carbaril escala<br />
laboratorio<br />
Conclusiones<br />
Reducción moderada, debido a la presencia de sustancias<br />
orgánicas que se encuentran en la formulación comercial.<br />
Análisis respirométrico.<br />
% inhibición<br />
80%<br />
70%<br />
60%<br />
50%<br />
40%<br />
30%<br />
20%<br />
10%<br />
0%<br />
0 1 2 3 4 5<br />
Tiempo (h)
Carbaril a<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
escala<br />
laboratorio<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Metasystox escala<br />
laboratorio<br />
Metasyxtox en planta<br />
piloto<br />
• Carbaril escala<br />
laboratorio<br />
Conclusiones
Análisis HPLC<br />
120<br />
100<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Metasystox escala<br />
laboratorio<br />
Metasyxtox en planta<br />
piloto<br />
• Carbaril escala<br />
laboratorio<br />
Conclusiones<br />
% degradado<br />
80<br />
TiO2 (1g/L)<br />
60<br />
TiO2 (0.5g/L)<br />
TiO2 (0.2g/L)<br />
40<br />
TiO2 (0g/L)<br />
20<br />
0<br />
0 1 2 3 4 5 6<br />
1,00<br />
Tiempo (h)<br />
y = -0,0902x<br />
Ln(C/Co)<br />
0,00<br />
-1,00<br />
-2,00<br />
-3,00<br />
-4,00<br />
-5,00<br />
-6,00<br />
-7,00<br />
0 1 2 3 4 5 6<br />
Porcentaje de degradación del carbaril<br />
y = -0,9389x - 0,0453<br />
0.05 g/L a diferentes R concentraciones<br />
2 = 0,9728<br />
de fotocatalizador TiO y = -0,9274x 2 en - 0,1225 función del<br />
R<br />
tiempo<br />
2 = 0,991<br />
y = -1,1923x + 0,2153<br />
R 2 = 0,9449<br />
Tiempo (h)<br />
TiO2 (1g/L)<br />
TiO2 (0.5g/L)<br />
TiO2 (0.2g/L)<br />
TiO2 (0g/L)<br />
Lineal (TiO2 (1g/L))<br />
Lineal (TiO2 (0.5g/L))<br />
Lineal (TiO2 (0.2g/L))<br />
Lineal (TiO2 (0g/L))
1<br />
Análisis TOC<br />
100<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
% descenso del TOC<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
3 h<br />
TiO2 (0.2 g/L) TiO2 (0.5 g/L) TiO2 (1 g/L) TiO2 (0 g/L)<br />
Carbaril 50 mg/L<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Metasystox escala<br />
laboratorio<br />
Metasyxtox en planta<br />
piloto<br />
• Carbaril escala<br />
laboratorio<br />
Carbaril 100 mg/L<br />
% Descenso del TOC<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
Conclusiones<br />
5 h<br />
TiO2 (0.2 g/L) TiO2 (0.5 g/L) TiO2 (1 g/L) TiO2 (0 g/L)
Análisis respirométrico.<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Metasystox escala<br />
laboratorio<br />
Metasyxtox en planta<br />
piloto<br />
• Carbaril escala<br />
laboratorio<br />
Conclusiones<br />
% inhibición<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
0 1 2 3 4 5 6<br />
Tiempo (h)<br />
TiO2 (0.2 g/L) TiO2 (0.5 g/L) TiO2 (0 g/L)
Conclusiones<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Conclusiones
La adición óptima de TiO 2 es de 0’5 g/L.<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Conclusiones<br />
A mayor tiempo de exposición solar, menor<br />
concentración de pesticida.<br />
Las muestras en ausencia de fotocatalizador<br />
(fotólisis), muestran que no existe disminución<br />
de la toxicidad.<br />
Método muy eficaz para el tratamiento de<br />
aguas que contienen pesticidas.
La eliminación total y completa del principio<br />
activo en ambos casos, puede ser lograda<br />
fácilmente, tanto a escala de laboratorio como en<br />
la planta piloto.<br />
Introducción<br />
<strong>Pesticidas</strong><br />
Fotocatálisis<br />
Solar<br />
Experimental<br />
Resultados<br />
Conclusiones<br />
Los ensayos repirométricos muestran una<br />
relación directa entre la degradación de los<br />
pesticidas y la detoxificación de las muestras.<br />
Una opción a tener en cuenta, sería un<br />
primer proceso de fotocatálisis solar para<br />
conseguir el objetivo de la detoxificación de la<br />
solución y un posterior proceso biológico para el<br />
tratamiento de las sustancias orgánicas<br />
remanentes no tóxicas.
ESTUDIO DE DEGRADACIÓN<br />
POR FOTOCATÁLISIS SOLAR<br />
DE LOS PESTICIDAS<br />
METASYSTOX R Y CARBARIL.
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