Solar photo-Fenton optimisation in treating carbofuran-contaminated water

Optimización del proceso foto-Fenton solar para el tratamiento de agua contaminada con Carbofurano

Se desarrolló una metodología de superficie de respuesta, diseño Box-Benkhen, con el fin de optimizar el proceso foto-Fenton para la degradación de carbofurano (C₁₂H₁₅NO₃) usando una planta piloto de colectores solares cilindro-parabólicos. El modelo Box-Benkhen incluyó cuatro variables: porcentaje de degradación de carbofurano, concentración inicial de carbofurano, concentración de peróxido de hidrógeno [H₂O₂] y concentración de hierro [Fe²⁺]. El proceso de degradación fue monitoreado a través de la concentración de carbono orgánico total y cromatografía líquida de alta resolución. Los resultados mostraron que una concentración de 93,2 mg l^-1 de carbofurano se degradó completamente en un tiempo t_30W = 15 min con 17,1 mg l^-1 de Fe²⁺ y 121,6 mg l^-1 de H₂O₂. El proceso foto-Fenton alcanzó 76,7% de mineralización. La biodegradabilidad fue evaluada usando la relación DBO₅/DQO; este valor incrementó desde 0,04 hasta 0,52 en t_30W = 20 min, mostrando la posibilidad de usar un tratamiento biológico a partir de ese momento.

Introducción

Las aguas residuales contaminadas con plaguicidas amenazan la salud humana y el medio ambiente (Mejía, 2001). El carbofurano (2,3dihidro-2,2-dimetilbenzofurano-7-il carbamato de metilo C₁₂H₁₅NO₃) es un insecticida y nematicida que se incluye en el grupo general de los plaguicidas carbamatos y se encuentra entre el mayor número de intoxicaciones y muertes por plaguicidas en todo el mundo (Mahalakshmi, Banumathai et al., 2007; Li-An Lu, YingShin et al., 2010; Katsumata, Matsuba et al., 2005). El carbofurano es el compuesto activo de diferentes plaguicidas comerciales utilizados para controlar las plagas y mejorar la productividad de cultivos como la soja, el arroz, la caña de azúcar, el tabaco, el maíz, las patatas y las hortalizas (Mejía, 2001; RAL-AL, 2008). La limpieza de los equipos de riego y de los contenedores vacíos produce grandes volúmenes de agua contaminada con altas concentraciones de carbofurano. Estas aguas residuales representan graves problemas, dada la falta de tecnología eficiente para tratarlas y porque los tratamientos biológicos no son capaces de degradar el carbofurano debido a su alta toxicidad y recalcitrancia (Li-An, Ying-Shin et al., 2010; RALAL, 2008). Por lo tanto, hay que diseñar tecnologías para tratar estas aguas residuales, destruir las sustancias recalcitrantes y provocar cambios en su estructura química.