Tratamiento combinado de adsorción y degradación biológica de 4-clorofenol

Abstract

Los compuestos fenólicos están presentes en una amplia variedad de efluentes industriales, tales como los generados por petroquímicas, farmacéuticas y herbicidas. Entre los compuestos fenólicos se destacan por su toxicidad los clorofenoles. Si bien, el tratamiento biológico es adecuado para fenoles, su aplicación para elevadas concentraciones de clorofenoles tiene severas limitaciones debido al alto grado de toxicidad para los microorganismos. Por esa razón resulta recomendable la combinación de un pre-tratamiento fisicoquímico seguido de un tratamiento biológico. Si bien se han realizado numerosos estudios sobre la adsorción de compuestos fenólicos en carbón activado, los altos costos del carbón activado y la eliminación del carbón utilizado condujeron a la investigación de materiales alternativos más económicos tales como almidón catiónico insoluble quitina y quitosano. En el presente trabajo se analizó la remoción de 4-clorofenol (4CF) por medio de adsorción en quitosano comercial como un posible tratamiento previo al sistema biológico. Posteriormente, se analizó el empleo de un reactor biológico de barros activados (BA) que fueron previamente aclimatados a 300 mg/L de fenol para la biodegradación de 4CF. En los ensayos de adsorción se estudió la remoción de 7.7 mM de 4CF en suspensiones 4g/L y 1g/L de quitosano a pH=4.5, 25ºC. En los ensayos biológicos se caracterizó la biodegradación de 0.78mM de 4CF y se estudió el efecto de pulsos sucesivos sobre los BA mediante la técnica de respirometría abierta (método ISO 8192, OECD 301F). En cada ensayo la concentración de 4CF se determinó por el método colorimétrico de 4-aminoantipirina y como demanda química de oxígeno (DQO). En los ensayos de adsorción, la remoción de 7.7mM de 4CF fue de 15.4% para 4g/L quitosano, alcanzándose el equilibrio en un tiempo de 213 h. Se analizó la cinética de adsorción de 4CF en quitosano y se realizó el ajuste a la ecuación de Langmuir obteniéndose una constante de adsorción máxima (qmax) de 56.3 mg4CF/g quitosano y una constante de Langmuir (KL) de 0.004 L/mg4CF. Por otra parte, en los ensayos de respirometría se determinó que los BA previamente aclimatados a fenol fueron capaces de biooxidar 0.78 mM de 4CF, con una remoción de 99.3% para anillos arómaticos y de 82.3% para DQO. Cuando se adicionaron pulsos sucesivos de 4CF, se observó una disminución en la biodegradación. La concentración acumulada de sustrato que redujo un 50% la velocidad específica de consumo de oxígeno (EC50) fue 2.25mM para 4CF, mientras que el coeficiente de oxidación (yO/S) se mantuvo constante con un valor de 2.15mmol4CF/mmolO2. En conclusión, la optimización de la adsorción de 4CF en biopolímeros como el quitosano podría ser una alternativa para disminuir la concentración del contaminante al inicio del tratamiento biológico, evitando así la inhibición de los barros activados.