Estudio del transporte de tres contaminantes emergentes orgánicos a través de membranas de intercambio iónico para su concentración y eliminación mediante un sistema combinado de electrodiálisis y electrooxidación

Abstract

[ES] Los contaminantes emergentes (CEs) son compuestos orgánicos procedentes de productos farmacéuticos, de higiene personal, surfactantes, pesticidas, etc. Los CEs se encuentran en concentraciones muy bajas en las aguas residuales, no obstante, suponen un riesgo tanto para la salud humana como para el medio ambiente y su tratamiento es complejo. Esto se ve agravado por el hecho de que aún no existe una regulación en España que exija la eliminación de CEs, aunque países como Suiza ya exigen un 80% de eliminación con respecto a la concentración de entrada en las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR). Actualmente, uno de los tratamientos más habituales para la eliminación de CEs consiste en una primera etapa de nanofiltración u ósmosis inversa combinada con una segunda etapa de oxidación avanzada de la corriente de rechazo. Aunque este sistema es eficaz, su mayor inconveniente es su elevado consumo energético. Una posible alternativa es la concentración de CEs mediante electrodiálisis y, su degradación mediante electrooxidación. En este Trabajo Final de Máster se ha analizado, en primer lugar, la afinidad de una membrana de intercambio catiónico (Nafion) y una membrana de intercambio aniónico (AMV-N) por tres CEs (Atenolol, Ibuprofeno y Norfloxacino). Además, también se ha estudiado el transporte de los tres CEs a través de ambas membranas y se han seleccionado las densidades de corriente a las que se trabajará en electrodiálisis. Para concluir con la parte experimental, este estudio incluye ensayos de electrodiálisis, que han permitido ver la evolución temporal de las concentraciones de los CEs en cada uno de los compartimentos de la celda de electrodiálisis. Finalmente, se ha evaluado de forma preliminar la viabilidad del sistema combinado de electrodiálisis y electrooxidación.

[EN] Emerging pollutants (CEs) are organic compounds from pharmaceuticals, personal hygiene products, surfactants, pesticides etc. CEs are found in very low concentrations in wastewater; however, they pose a risk to both human health and the environment and their removal is challenging. This is aggravated by the fact that there is still no regulation in Spain which requires the elimination of CEs, although in countries such as Switzerland there is already a requirement of removing 80% of the influent concentration in the Wastewater Treatment Plants (WWTPs). Currently, one of the most common treatments for the elimination of CEs consists of a first stage of nanofiltration or reverse osmosis combined with a second stage of advanced oxidation of the rejected stream. Although this system is effective, its major drawback is its high energy consumption. A possible alternative is to concentrate CEs by means of electrodialysis and then degrade them using electrooxidation. In this Master's thesis, the affinity of a cation exchange membrane (Nafion) and an anion exchange membrane (AMV-N) for three ECs (Atenolol, Ibuprofen and Norfloxacin) has been analysed. In addition, the transport of the three ECs through both membranes has also been studied and the current densities applied in electrodialysis have been selected. To conclude with the experimental part, this study includes electrodialysis tests, which will allow to see the temporal evolution of the ECs concentrations in each of the electrodialysis cell compartments. Finally, the feasibility of the combined electrodialysis and electrooxidation system has been preliminarily evaluated.