Examinando por Materia "Ozonización catalítica"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Análisis de la ozonización catalítica en el tratamiento de aguas residuales mediante bibliometría y mapeo sistemático de patentes
    (Universidad del Valle, 2022) Ángel Ospina, Astrid Carolina; Machuca-Martínez, Fiderman
    En esta tesis se realizó un análisis bibliométrico y un análisis de patentes para estimar el nivel de madurez científica y tecnológica de la ozonización catalítica en el tratamiento de aguas residuales. Debido a que existen diversas formas de abordar estos análisis, se realizó un compendio de los indicadores más importantes hallados en la literatura y se consolidaron para estimar el ciclo de madurez tecnológica. Los análisis se realizaron a partir de publicaciones de la base de datos Scopus y patentes de Questel-Orbit. Los datos se trataron mediante el software Orbit Intellixir de la empresa Questel-Orbit para analítica de datos. Se evidenció que China es el país con mayor número de publicaciones y patentes, sin embargo, su impacto (cuantificado a través de las citaciones de los documentos producidos) es menor en relación con otros países con menos documentos, como España, Portugal y Estados Unidos. El análisis de conceptos y palabras clave permitió determinar que, si bien la ozonización catalítica se viene investigando desde los años 70s, todavía existen importantes inconsistencias en los mecanismos de reacción propuestos, lo que ha dificultado su adopción a escala industrial como tecnología de tratamiento de aguas residuales. Finalmente, se estimó que la ozonización catalítica como campo de estudio científico y tecnología se encuentra en un nivel de madurez científica del 24%, lo cual corresponde con la etapa de crecimiento según el TLC y de madurez tecnológica del 50%, que corresponde con una etapa de madurez temprana. Esto indica que la tecnología todavía es atractiva y posee un rango de tiempo amplio para la investigación y desarrollo, tanto por parte de investigadores y académicos, como industriales.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Evaluation of heterogeneous catalytic ozonation process for diclofenac degradation in solutions synthetically prepared
    (Universidad del Valle, 2018) Castro Botina, Jenny Alexandra; Paz Rosero, Santiago Alejandro; Urresta Aragón, Julian Diel; Machuca-Martínez, Fiderman
    Sodium diclofenac (DCF) is a common analgesic and anti-inflammatory drug. Due to its growth and accumulation into water bodies, it has become an environmental problem. In this work, technical and analytical DCF mineralization by means of heterogeneous catalytic ozonation was studied. The process was carried out with magnetite (Fe₃O₄) as a catalyst, which preserved its physical and chemical properties during the process. The best results of mineralization were obtained after a 40-minute treatment of a 35 mg/L analytical DCF solution, with a 0.5 g/L catalyst concentration. These results showed the highest organic load decrease, measured as dissolved organic carbon (DOC) and chemical oxygen demand (COD), with 94% and 89%, respectively. In addition, the percentage of organic load decrease was compared between the conventional and the catalyzed process. Besides, reaction products were identified by Gas Chromatography–Mass Spectrometry (GC-MS), and the catalytic properties were identified by Mössbauer spectroscopy, which showed the catalyst maintained its nature after the process. Finally, the results obtained show that the heterogeneous catalytic process could be an efficient degradation treatment for emerging contaminants such as DCF.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Integration of advanced oxidation processes (ozone/magnetite) and biological treatments (up-flow anaerobic sludge blanket reactor - uasb and microalgae) for the treatment of landfill leachates
    (Universidad del Valle, 2025) Becerra Moreno, Dorance; Machuca-Martínez, Fiderman; Barajas Solano, andres F
    This research addresses the treatment of landfill leachates by integrating advanced oxidation processes (AOPs) and biological treatments to enhance contaminant removal efficiency and reduce effluent toxicity. For this purpose, catalytic ozonation with magnetite, its coupling with an up-flow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor, and the integration of microalgae as a post-treatment stage were evaluated. Experimental studies were conducted using leachates from two landfills with contrasting characteristics: one located in a municipality with predominantly agricultural activities (La Madera, Ocaña) and another in a city with industrial activity (El Guayabal, Cúcuta), allowing for a broader application of the results. The study determined that catalytic ozonation with magnetite optimizes organic matter degradation and improves leachate biodegradability, achieving chemical oxygen demand (COD) reductions of 85.3% in El Guayabal and 75.8% in La Madera. Process optimization established optimal operating conditions with an ozone dose of 6 g/h, a magnetite concentration of 2.5 g/L, and a pH of 9, maximizing process efficiency while minimizing ozone consumption. However, a progressive decrease in catalyst efficiency was observed after successive reuse cycles, highlighting the need for regeneration strategies to maintain performance. The coupling of catalytic ozonation with the UASB reactor improved the stability of the biological system, increasing the BOD₅/COD ratio from 0.26 to 0.38 in El Guayabal and from 0.23 to 0.32 in La Madera, facilitating the anaerobic biodegradation of organic matter. The UASB reactor, operating at a hydraulic retention time of 24 hours, achieved COD removals between 60% and 75%, with more excellent stability in leachates with higher concentrations of biodegradable compounds. However, ammoniacal nitrogen removal was limited, with residual concentrations reaching up to 546.1 mg/L, indicating the need for additional treatment to comply with discharge standards. Microalgae as a post-treatment allowed for the removal of up to 65% of total nitrogen and 70% of phosphorus, demonstrating its potential as a final stage in landfill leachate treatment. However, its efficiency in organic matter removal was lower tan that of the UASB reactor, suggesting that its application should focus primarily on nutrient reduction and improving final effluent quality. This study's conclusions confirm that combining catalytic ozonation with magnetite, anaerobic treatment, and microalgae is a viable and efficient alternative for treating landfill leachates with different characteristics. The treatment configuration plays a crucial role in overall process efficiency, with catalytic ozonation being more effective as a pretreatment to facilitate subsequent biological degradation. The need to integrate additional nitrogen removal and catalyst regeneration strategies is emphasized, and the economic and energy feasibility of the process for large-scale implementation is assessed. From a scientific perspective, this thesis contributes to advancing knowledge in landfill leachate treatment by developing optimization models for catalytic ozonation, evaluating catalyst stability during reuse cycles, studying the impact of ozonation on leachate biodegradability, and demonstrating the synergy between advanced oxidation processes and biological systems.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Tratamiento de aguas residuales provenientes de estaciones de gasolina mediante ozonizacion catalítica.
    (Universidad del Valle, 2019-01-30) Hernández Medina, Nathalia; Bejarano Ayala, Stephanie A.; Mena Guerrero, Natali; Machuca Martínez, Fiderman
    (Spa) En este estudio se investigó la efectividad del proceso de ozonización catalítica heterogénea (POCH) en agua residual proveniente de una estación de servicio, con el uso de un catalizador magnético (magnetita) para la degradación de compuestos orgánicos que poseen dobles enlaces (alquenos), compuestos aromáticos, fenólicos y aminas, los cuales se identificaron en el agua residual mediante espectroscopia de masas. Se evaluó la influencia del pH, la cantidad de catalizador y el tiempo de reacción. Se identificó por medio de las pruebas FTIR realizadas a la magnetita que las propiedades catalíticas se mantienen invariables durante el proceso de ozonización catalítica heterogénea. El POCH obtuvo una disminución de la carga orgánica del efluente de COD (60.92%) y de DQO (74.76%) a un pH 10, con una cantidad de magnetita de 0.3 g/L y un tiempo de reacción de 40 minutos. Por otra parte, en tiempo de reacción de 40 minutos a un pH 3 y cantidad de magnetita 0.1 g/L la disminución de la turbiedad fue de 96.98%. De igual manera se determinó para un pH de 3, con una cantidad de magnetita de 0.3 g/L y un tiempo de 40 minutos una disminución de la concentración de hidrocarburos totales, tensoactivos, grasas aceites las cuales presentaron una disminución en su carga de 19.74%, 56.67% y 15.50%, respectivamente. Al concluir el proceso se identificaron algunos productos de la oxidación de los alquenos como: hexadecanos, octadecanos, dodecanos y acetatos. Finalmente, la ozonización catalítica heterogénea es un método técnicamente eficaz para el tratamiento de agua residual proveniente de estaciones de servicio.