El oxidación UV es un proceso avanzado que combina procesos físicos y químicos para eliminar eficazmente los contaminantes orgánicos, los microcontaminantes y los microorganismos patógenos del agua y las aguas residuales. Este proceso utiliza la radiación ultravioleta (UV) junto con agentes oxidantes como el peróxido de hidrógeno (H₂O₂) o el ozono (O₃) para generar radicales hidroxilo (-OH) altamente reactivos. Estos radicales tienen un potencial de oxidación extremadamente alto y descomponen los contaminantes en compuestos inocuos como el dióxido de carbono y el agua.
Este artículo explica detalladamente la oxidación UV, incluidos los principios químicos, las tecnologías utilizadas, las aplicaciones y los retos prácticos.
Índice
Fundamentos de la oxidación UV
La radiación UV y sus efectos
La radiación UV es una radiación electromagnética con una longitud de onda de 100-400 nm. La radiación UV-C (200-280 nm) es la de mayor energía y la más eficaz para el tratamiento del agua. Se utiliza para:
- Para romper los enlaces químicos y destruir directamente los contaminantes.
- agentes oxidantes como el H₂O₂ o el O₃ en especies reactivas como los radicales hidroxilo (-OH).
Especies reactivas en la oxidación UV
Los radicales hidroxilo son la fuerza motriz de la oxidación UV. Tienen un potencial de oxidación de +2,8 V y reaccionan de forma no selectiva con casi todos los compuestos orgánicos.
Los radicales hidroxilos atacan a los contaminantes y los oxidan convirtiéndolos en dióxido de carbono, agua y otros compuestos inocuos.
Diseño y componentes de un sistema de oxidación UV
Los sistemas de oxidación UV constan de varios componentes tecnológicos que se adaptan a los requisitos específicos del tratamiento del agua o de las aguas residuales.
1. Reactor UV
- Función: El reactor UV es la pieza central del sistema. Aquí es donde se irradia el agua y se producen los radicales hidroxilo.
- Diseño:
- Reactores tubulares o de cámara con lámparas UV dispuestas en el centro o a lo largo del flujo.
- Fabricados con materiales resistentes a los rayos UV, como el cristal de cuarzo o el acero inoxidable.
2. Lámparas UV
- Tipos:
- Lámparas de baja presión (LP): Bajo consumo de energía, adecuadas para la desinfección.
- Lámparas de media presión (MP): Mayor intensidad de radiación, ideal para la oxidación.
- Vida útil: 8.000-16.000 horas según el tipo.
3. sistemas de dosificación de agentes oxidantes
- Función: Dosificación precisa de peróxido de hidrógeno u ozono para maximizar la formación de radicales hidroxilo.
- Tecnología: Bombas o inyectores para una distribución uniforme en el flujo de agua.
4. sistemas de control
- Tecnología de sensores: control de la intensidad de los rayos UV, del caudal de agua y de la dosificación de productos químicos.
- Automatización: control de los parámetros de funcionamiento para obtener la máxima eficacia y seguridad.
Foto: Reactor UV con espectro UV definido para la formación de radicales hidroxilo altamente radicales del ALMA OXI UV.
Aplicaciones de la oxidación UV
La oxidación UV se utiliza en numerosas aplicaciones industriales y municipales:
1. eliminación de microcontaminantes
- Ejemplos:
- Degradación de hormonas, residuos farmacéuticos, pesticidas y otros microcontaminantes orgánicos.
- Mecanismo:
- Destrucción de las estructuras moleculares por radicales hidroxilos, de modo que los compuestos se descomponen en fragmentos biodegradables.
2. desinfección e inactivación de microorganismos
- Efecto:
- Destrucción del ADN y el ARN de los microorganismos por la radiación UV.
- Adecuado para la inactivación de virus, bacterias y protozoos.
3. reducción del color y eliminación de olores
- Aplicación:
- Industria textil para la eliminación de colorantes.
- Procesamiento de alimentos para neutralizar las sustancias que forman olores.
4. tratamiento de aguas residuales con un alto valor de DQO
- Mecanismo:
- Oxidación de compuestos de carbono, que aumentan la demanda química de oxígeno (DQO), a dióxido de carbono y agua.
5. tratamiento del agua de proceso
- Ejemplos:
- Producción de agua ultrapura para las industrias farmacéutica y de semiconductores.
- Reducción de las impurezas orgánicas que pueden provocar el ensuciamiento de los sistemas de membranas.
Ventajas de la oxidación UV
Alta eficacia:
- Reacciones rápidas y gran poder oxidante gracias a los radicales hidroxilos.
Respeto del medio ambiente:
- Sin uso de cloro, sin formación de subproductos clorados.
Amplio campo de aplicación:
- Degradación de diversos contaminantes orgánicos.
Diseño de sistema compacto:
- Adecuado para espacios reducidos.
Los retos de la oxidación UV
1. demanda energética
- Las lámparas UV consumen mucha energía, sobre todo en sistemas de presión media.
- Solución: mejorar la eficiencia energética mediante diseños de lámparas y sistemas de control optimizados.
2. turbidez y sólidos en el agua
- El agua turbia reduce la penetración de los rayos UV y, por tanto, la eficacia de la oxidación.
- Solución: Prefiltración para eliminar sólidos.
3. formación de subproductos
- En el agua que contiene bromuro, la oxidación UV puede formar bromatos (BrO₃-), perjudiciales para la salud.
- Solución: Optimización de los parámetros de funcionamiento y minimización de la concentración de bromuro.
Conclusión
La oxidación UV es una tecnología muy eficaz para el tratamiento del agua y las aguas residuales que se caracteriza por su versatilidad, eficiencia y respeto por el medio ambiente. Ofrece una solución sostenible para la eliminación de contaminantes y microorganismos y es especialmente adecuada para aplicaciones en las que los procesos convencionales han alcanzado sus límites. Con las continuas innovaciones en la tecnología UV y la integración de componentes energéticamente eficientes, la oxidación UV seguirá desempeñando un papel central en el tratamiento de aguas industriales en el futuro.
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