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Rendimiento de depuración del sistema LaVie: efecto del cloro libre y de la concentración de oxígeno disuelto

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Estudio del CNRS sobre depuración de aguas

A continuación figura un resumen en francés del informe en inglés, elaborado por la Laboratorio de química medioambiental de laUniversidad de Aix Marseille y el CNRS : “Rendimiento de depuración del sistema LaVie: efecto del cloro libre y de la concentración de oxígeno disuelto“

Notas : Hemos colocado deliberadamente la conclusión debajo de la introducción para que los resultados de este estudio puedan entenderse rápidamente sin tener que pasar por la parte más técnica.

Introducción y objetivos

El sistema LAVIE tiene por objeto proporcionar agua pura y de alta calidad que sea agradable de beber y beneficiosa para la salud, al tiempo que ofrece una solución de agua potable para los países en desarrollo. El sistema purifica el agua de red con cloro y elimina bacterias y virus. El informe se centra en demostrar la eficacia del sistema LAVIE en la degradación de compuestos orgánicos por fotólisis (es decir, absorción directa de la luz) y explora la eficacia del *cloro libre en este proceso.

Conclusión

El sistema LAVIE ha demostrado claramente su eficacia en la degradación de compuestos orgánicos en presencia de cloro libre y oxígeno. La fotólisis del cloro y la producción de especies reactivas de oxígeno desempeñan un papel crucial en este proceso, lo que convierte al sistema LAVIE en un método innovador para purificar el agua del grifo eliminando trazas de compuestos farmacéuticos y otros contaminantes orgánicos.

Resumen del estudio

El sistema LaVie ha demostrado claramente su eficacia en la degradación de compuestos orgánicos en presencia de cloro libre y oxígeno. La fotólisis del cloro y la producción de especies reactivas de oxígeno desempeñan un papel crucial en este proceso, lo que convierte al sistema LaVie en un método innovador para purificar el agua del grifo eliminando restos de compuestos farmacéuticos y otros contaminantes orgánicos.

Materiales y métodos analíticos

  • Productos y reactivos : Utilización de *Diclofenaco (DCF) como compuesto de referencia, lejía y otros productos químicos específicos para el análisis.
  • Preparación de las soluciones: soluciones de DCF preparadas con agua ultrapura y mezcladas con agua del grifo para obtener diferentes concentraciones de DCF y cloro libre.
  • Sistema de purificación LaVie: equipado con LED UV-A para un tiempo de exposición programado de 15 minutos.

Métodos analíticos

  • Medición del cloro libre y del oxígeno disuelto: Utilización de fotómetros y electrodos específicos para estas mediciones.
  • Reducción de compuestos orgánicos: Seguimiento mediante cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC).

Resultados

  1. Parámetros experimentales: Ajuste de las concentraciones de DCF y cloro libre para observar una degradación significativa de los compuestos orgánicos.
  2. Efecto de la concentración de cloro libre en la degradación del DCF :
    • Concentraciones elevadas de DCF: la degradación del DCF mejoró en presencia de cloro libre, observándose una relación lineal entre la concentración de cloro y el porcentaje de eliminación de DCF.
    • Concentraciones bajas de DCF: la eliminación de DCF mejoró al aumentar la concentración de cloro libre, lo que confirma la participación del cloro en el proceso de degradación.
  3. Efecto de la concentración de oxígeno: Los experimentos realizados en condiciones aerobias y anaerobias muestran que la eliminación del oxígeno reduce significativamente la degradación del DCF, lo que sugiere la participación de especies reactivas del oxígeno en el proceso.

Referencias

Remucal C.K. y Manley D., 2016. "Serie de investigadores emergentes: la eficacia de la fotólisis del cloro como proceso de oxidación avanzada para el tratamiento del agua potable". Environ. Sci.: Water Res. Technol. 2, 565

Una de las figuras que ilustran el estudio

Degradación de la DCF en función de la concentración de cloro libre tras la purificación del agua del grifo con LAVIE

Leyenda Degradación de DCF en función de la concentración de cloro libre en agua del grifo enriquecida con lejía tras irradiación en el sistema LAVIE en condiciones *aeróbicas (Aireada) y anaeróbicas (Querada), [DCF] = 2,5 mg/L y [cloro libre] aproximadamente 2 mg/L.

Preguntas / Respuestas

El cloro libre se refiere al cloro disponible en el agua en forma de cloro activo, capaz de desinfectar y destruir microorganismos. Existe en dos formas principales:

  1. Ácido hipocloroso (HOCl) Desinfección: Es la forma más eficaz de desinfección porque penetra fácilmente en las paredes celulares de los microorganismos.
  2. Ión hipoclorito (OCl-) Cloro: Se trata de una forma menos eficaz de cloro libre debido a su carga iónica, que limita su capacidad para penetrar en las células.

El cloro libre se utiliza a menudo en el tratamiento del agua potable para eliminar bacterias, virus y otros agentes patógenos, así como para oxidar contaminantes químicos. Su concentración se mide para garantizar una desinfección eficaz al tiempo que se minimiza la formación de subproductos indeseables como los trihalometanos (THM).

La lejía y el cloro libre están relacionados pero no son exactamente lo mismo.

 

Blanqueador :

  • La lejía es una solución acuosa que contiene hipoclorito de sodio (NaClO). Es un producto químico utilizado principalmente como desinfectante y blanqueador.
  • Cuando se disuelve en agua, el hipoclorito de sodio se disocia en iones hipoclorito (OCl-) y ácido hipocloroso (HOCl), lo que contribuye a su acción desinfectante.

Cloro libre :

  • El cloro libre en el agua se refiere a las formas activas del cloro, principalmente el ácido hipocloroso (HOCl) y el ion hipoclorito (OCl-).
  • El cloro libre es el responsable del efecto desinfectante del agua tratada. El término "cloro libre" se utiliza para medir la cantidad de cloro disponible para la desinfección en el agua potable o de piscina.

Relación entre ambos :

  • Cuando se añade lejía al agua, libera cloro libre en forma de ácido hipocloroso (HOCl) e iones hipoclorito (OCl-).
  • En este sentido, la lejía es una fuente de cloro libre cuando se añade al agua.

Resumen:
– Lejía = fuente de cloro libre (solución de hipoclorito sódico).
– Cloro libre = formas activas (HOCl y OCl-) de cloro en el agua, derivado de la lejía u otras fuentes de cloro.

  • Toxicidad El diclofenaco, un antiinflamatorio no esteroideo (AINE) utilizado habitualmente para tratar el dolor y la inflamación, se detecta a menudo en aguas superficiales y residuales debido a su uso generalizado y a su excreción por el organismo. Incluso a bajas concentraciones, puede tener efectos tóxicos en la vida acuática, especialmente en peces e invertebrados acuáticos.
  • Presencia en el agua del grifo Diclofenaco: Aunque generalmente en concentraciones muy bajas, el diclofenaco puede encontrarse en el agua del grifo, como resultado de la incapacidad de las plantas de tratamiento del agua para eliminar completamente los residuos farmacéuticos.
  • Inclusión en el experimento En este estudio se utilizó diclofenaco como compuesto de referencia para evaluar la eficacia del sistema LAVIE en la degradación de contaminantes orgánicos presentes en el agua del grifo. Esto demuestra la capacidad del sistema para eliminar trazas de productos farmacéuticos, mejorando así la calidad del agua potable.

Los experimentos se llevaron a cabo en condiciones aeróbicas y anaeróbicas para evaluar el impacto del oxígeno disuelto en la eficacia del sistema de depuración LAVIE.

  • Aeróbico (aireado) El agua contiene oxígeno disuelto, lo que favorece la formación de especies reactivas del oxígeno (ROS), como los radicales hidroxilo, que descomponen eficazmente los contaminantes.
  • Anaeróbico (estimado) El agua carece de oxígeno disuelto, lo que limita la formación de ROS y reduce la eficacia de la degradación de los contaminantes.

Conclusión La presencia de oxígeno disuelto mejora significativamente la degradación del diclofenaco por el sistema LaVie, lo que demuestra la importancia de las condiciones aeróbicas (es decir, con el nivel normal de oxígeno que se encuentra en el agua del grifo) para una purificación óptima.