Degradació d’herbicides s-triazínics mitjançant processos electroquímics d’oxidació avançada

Abstract

SUMMARY: advanced oxidation processes are nowadays, an effective treatment for waste water polluted with agrochemicals or persistent pollutants, and also are environmentally friendly methods. In the present thesis three herbicides have been studied, atrazine, desmetrine and cyanazine , commonly used to treat crops to remove weeds. These treatments are based on oxidation processes in electrolytic cell with an anode of boron-doped diamond (BDD) and a stainless steel cathode or an oxygen diffusion cathode. BDD anode has been very effective for this purpose since it has a high resistence in many media and has a high oxygen overpotential. Studied conditions for the degradation were carried out taking into account the influence of the pH of the medium, temperature and the presence of catalysts. The methods applied are anodic oxidation, electro- photo and photo electro- Fenton. In the case of Fenton treatment, the necessary hydrogen peroxide to take place the Fenton reaction has been electrogenerated with an air diffusion cathode. In the photo electro -Fenton method, the solution was irradiated with a UV black light lamp. The results demonstrate that the most effective method in all cases is the photo electro-method, because there is a synergy between the oxidizing power of electro- Fenton method and the degradation capacity of ultraviolet radiation on some degradation intermediates. The study also comprises a tracking of all intermediates generated during mineralization by spectrophotometric and chromatographic techniques , and a kinetic study for every herbicide . Finally a degradation pathway is proposed for the three herbicides consistent with experimental results.

RESUMEN: Los procesos de oxidación avanzada son hoy en día, un tratamiento efectivo para la eliminación de contaminantes persistentes de las aguas residuales, a la vez que son medioambientalmente compatibles. En la presente tesis doctoral se ha hecho el estudio de la degradación de tres herbicidas s-triazínicos, la atrazina, la desmetrina y la cianacina, de uso habitual para el tratamiento de cultivos, para eliminar las malas hierbas que hacen disminuir la producción en plantaciones de carácter extensivo. Los tratamientos aplicados se basan en procesos de oxidación en celda electrolítica con un ánodo de diamante dopado con boro (BDD) y un cátodo de acero inoxidable o de difusión de oxígeno. El ánodo de BDD se ha mostrado muy eficaz para esta finalidad puesto que posee una elevada resistencia en diversos medios y posee un elevado sobrepotencial al desprendimiento de oxígeno. Las condiciones estudiadas para la degradación se han efectuado teniendo en cuenta la influencia del pH de medio, la temperatura y la presencia de catalizadores. Los métodos aplicados han sido la oxidación anódica, electro-Fenton y foto electro-Fenton. En al caso de los tratamientos Fenton, el peróxido de hidrógeno necesario para que tenga lugar la reacción de Fenton se ha electrogenerado con un cátodo de difusión de aire. En el método foto electro-Fenton, se irradió la solución a tratar con una lámpara UV de luz negra. Los resultados obtenidos demuestran que el tratamiento más eficaz es en todos los casos el método foto electro-Fenton, por existir una sinergia entre el poder oxidante del método electro-Fenton y la capacidad degradativa de la radiación ultravioleta sobre ciertos intermedios de degradación generados. El estudio comprende un seguimiento de todos los intermedios generados durante la mineralización mediante técnicas cromatográficas y espectrofotométricas, así como un estudio cinético para cada uno de los compuestos estudios, siguiendo todos ellos cinéticas de pseudo primer orden. Finalmente se ha propuesto un camino de degradación para los tres herbicidas coherente con los resultados experimentales obtenidos.