Evaluación del proceso electro-Fenton heterogéneo con electrodos carbonosos y tridimensionales aplicado a la remoción de carbamazepina en agua

La presencia de contaminantes emergentes en el agua es un problema que requiere el estudio de procesos que no solo sean evaluados a escala de laboratorio sino también a escala semipiloto y piloto, con la intención de acercar dichos procesos a una eventual transferencia tecnológica. En el presente trabajo, se evaluó el proceso electro-Fenton heterogéneo en un reactor cilíndrico a escala piloto, el cual se compone de electrodos de fieltro de grafito, carbón activado granular y resinas de intercambio iónico con el Fe(II) para promover la reacción electro-Fenton, en la degradación de la carbamazepina (CBZ) en solución acuosa. Primero, se realizó una caracterización electroquímica de los materiales carbonosos por medio de voltamperometría cíclica para determinar el área electroactiva y el potencial al cual se lleva la reacción de reducción de oxígeno vía 2 electrones de una celda de tres electrodos. Después, se investigó la influencia del tiempo de electrolisis, densidad de corriente, fuerza iónica del electrolito y la configuración experimental en la generación del peróxido de hidrógeno (H2O2) y el consumo energético, mediante un diseño de experimentos a través de un diseño factorial 24. Se encontró que la densidad de corriente, la fuerza iónica y la configuración experimental, son variables fundamentales que influyen en la generación del H2O2, con una contribución de 38 %, 15 % y 30 % respectivamente. Para el consumo energético las variables más significativas fueron el tiempo de electrólisis y la densidad de corriente, con aportes del 24 % y 61 %, respectivamente. Posteriormente, se validó la generación del •OH mediante espectrometría de fluorescencia. Se evaluó la remoción de la CBZ utilizando agua sintética y agua residual tratada, logrando una remoción del 68 % y 32 % respectivamente. Así mismo, se obtuvo una mayor mineralización del 27.27 % en términos de carbono orgánico total en el agua residual tratada, en comparación con el agua sintética con un 4.35 %. Finalmente, se realizó una caracterización superficial y semicuantitativa de los electrodos por medio de Microscopía Electrónica de Barrido y de Espectroscopía de Rayos X de Dispersión de Energía.