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UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FISICOQUÍMICA – GRUPO J1 MARTHA LILIANA RUIZ NIEVES MARÍA MÓNICA SÁNCHEZ FRANCO ALVARO JAVIER VESGA GAVANZO PROF. CLAUDE EWERT

DESARROLLO Para el desarrollo de la temática tratada es preciso definir todos los aspectos aledaños al proceso de fotocatálisis y las diversas aplicaciones que dicho proceso tiene así como los motivos por los cuales resulta una buena opción para la descontaminación del agua. La fotocatálisis solar surge de la necesidad de buscar un proceso que se pueda utilizar para eliminar microorganismos de el agua que

pudieran causar enfermedades. Esto no sólo radica en la potabilización del agua dulce sino también en el tratamiento de las aguas residuales con el objetivo de reducir la contaminación ambiental ya que éstas son arrojadas a los mares por lo general. De esto surge una interrogante que muchas veces está relacionada con la permisividad que presenta la población respecto al destino de dichos residuos: ¿En qué puede afectar la salud humana el depósito de flujos de desecho en los mares si finalmente el agua que se consume no proviene de allí? Para responder esta pregunta es imprescindible tener en cuenta que en los mares coexiste una incontable cantidad de peces y plantas que forman parte de nuestro ecosistema y de los cuales depende directa o indirectamente la alimentación humana. Otro aspecto negativo que se desprende del mismo hecho resulta de la evaporación del agua del mar a través del sol. Como se puede ver el mar forma parte del ciclo del agua lo que implica que la lluvia también se verá contaminada y de ahí los cultivos, el ganado, etc. (Imagen 1). Se podría seguir enumerando indefinidamente todos los perjuicios para la población que implica la contaminación del agua por lo cual la necesidad de encontrar métodos cada vez más eficientes, tanto estructural como económicamente, para la preservación del medio ambiente es cada vez mayor. Si bien no resulta lo más conveniente, en este documento no se tratarán métodos para prevenir sino para solucionar los problemas ya existentes respecto a la situación antes mencionada. Las metodologías convencionales para la descontaminación del agua consisten en métodos como hervir el agua pero en éste proceso no se eliminan el arsénico, los metales pesados ni los compuestos orgánicos. Otros métodos más estructurados son la ósmosis inversa, coagulación o precipitación pero resultan demasiado costosos y por ende poco utilizados.

CICLO DE CONTAMINACIÓN

Imagen 1

Cuando se habla de fotocatálisis se hace referencia a una reacción catalítica que involucra la absorción de luz por parte de un catalizador o sustrato. Durante el proceso fotocatalítico, tal como se explica más adelante, ocurren tanto reacciones de oxidación como de reducción, por lo que no sólo se puede aplicar la fotocatálisis a la oxidación de compuestos orgánicos, sino también a la reducción de iones inorgánicos y varios compuestos. Las aplicaciones potenciales de la fotocatálisis son el tratamiento de fenoles, compuestos orgánicos clorados, residuos de limpieza de tanques portuarios, productos farmacéuticos, eliminación de iones metálicos, degradación de cianuros, tratamiento de aguas, etc. Dentro de las tecnologías de oxidación avanzada se tienen procesos fotoquímicos y no fotoquímicos. Entre el segundo grupo se encuentra la ionización, oxidación húmeda, oxidación electroquímica, procesos fenton, ultrasonidos, haces de electrones, etc. En los procesos fotoquímicos se encuentran la radiación ultravioleta y la fotocatálisis, entre otros. Ventajas de las tecnologías de oxidación avanzadas 

Transforman químicamente el contaminante.

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Generalmente se consigue la mineralización (destrucción) completa del contaminante.

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Sirven para tratar contaminantes a muy baja concentración. Lo que abarca la potabilización del agua.

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Casi no se forman subproductos de reacción.

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Consumen menos energía que otros métodos.

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Mejoran las propiedades organolépticas del agua tratada.

En el presente documento se tratará la fotocatálisis solar, que consiste en emplear la energía del sol para oxidar los contaminantes que posea el agua por medio de un fotocatalizador. Para llevar a cabo el proceso de fotocatálisis solar se necesita luz solar, sustrato (contaminante), oxidante (aire, H 2O2, O2, S2O82-), fotocatalizador (TiO2, Fe, otros metales (Cu, Cr) catalizadores orgánicos soportados.

MECANISMO DE FOTOCATÁLISIS SOLAR

La inactivación de las bacterias mediante la luz solar se da en forma directa cuando las moléculas de los microorganismos absorben la luz UV y de forma indirecta cuando El TiO2 fotoactivado ataca la membrana celular y se produce la reducción por foto-oxidación de los niveles de Coenzima-A que provoca la muerte celular. Medios de control del proceso de fotocatálisis  Demanda química de oxígeno.  Demanda bioquímica de oxígeno.  Carbono orgánico total.  Determinación de productos inorgánicos.  Toxicidad.  Aumento de biodegradabilidad. MECANISMO DE DESINFECCIÓN

La fotocatálisis constituye un método de desinfección eficiente, económico y sencillo que se puede poner en práctica no sólo a nivel industrial sino también familiar empleando materiales de fácil obtención y generando excelentes resultados.

MEMORIAS 

Domingo 25 de septiembre de 2011. OBJETIVOS GENERALES Socializar y sintetizar la información obtenida durante el desarrollo de las tareas semanales por cada uno de los integrantes del grupo.

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ESPECÍFICOS Ampliar los conocimientos generales del tema central del poster. Identificar los lugares (textos, páginas web, artículos, noticias, etc.) más viables para la obtención de información concreta sobre el tema central del poster.  Determinar los fundamentos de fisicoquímica implicados en el desarrollo del tema central del poster.  

DESARROLLO DEL ENCUENTRO 

Duración: dos horas El encuentro dio inicio con la intervención de María Mónica Sánchez Franco quien expuso ante el grupo lo relacionado con la fotocatálisis heterogénea y el uso del TiO2 como foto-catalizador, sus ventajas y desventajas. Posteriormente intervino Alvaro Javier Vesga Gavanzo quien expuso ante el grupo información referente a la fotocatálisis con diferentes foto-catalizadores así como el proceso llamado Fotocatálisis con reactivo Fento. Por ultimo intervino Martha Liliana Ruiz Nieves quien hablo acerca de los resultados obtenidos en distintos estudios en países

latinos y de los realizados en ciudades Colombianas como: Cali y Medellín en cuanto a la aplicación de procesos fotoquímicos en la potabilización de agua. Finalizadas las intervenciones se realizó una confrontación de ideas donde cada uno expusiera que creía importante de las intervenciones de los demás y cuales dudas le quedaban al respecto, esto con el propósito de tener una idea clara de que se quería mostrar realmente en el poster. Luego de eso se dio por terminada la reunión puesto que gastamos más tiempo del previsto en la exposición de las tareas individuales ante el grupo. ORGANIGRAMA DE LA SIGUIENTE REUNION:  Aclaración de las dudas en la exposición de ideas por parte del integrante al que se le plantearon.(50 minutos máximo.)  Síntesis de la información obtenida y reconocimiento de los aspectos fisicoquímicos relacionados con el proceso de fotocatálisis solar. (45 minutos máximo)  Programación de la siguiente reunión. (10 minutos máximo)

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Domingo 02 de septiembre de 2011. OBJETIVOS GENERALES  Aclarar dudas respecto a la información expuesta en la reunión anterior y contextualizar el proceso elegido para el poster en lo referente a fisicoquímica. ESPECÍFICOS Entender con mayor capacidad el proceso de fotocatálisis. Reconocer el proceso de fotocatálisis como una aplicación de la fisicoquímica.  Determinar los fundamentos de fisicoquímica implicados en el desarrollo del tema central del poster.  

El encuentro inicio con la intervención de Alvaro Javier Vesga Gavanzo quién por petición de Martha Liliana Ruiz Nieves explico más detenidamente el uso de los distintos foto-catalizadores.Posteriormente intervino María Mónica Sánchez Franco quien a petición de Alvaro Javier Vesga Gavanzo mencionó las clases de contaminantes que se logran tratar con el TiO2 como foto-calizador. Por ultimo intervino Martha Liliana Ruiz Nieves quién se dedicó a mencionar las

universidades en Colombia que realizan investigaciones en la actualidad sobre el procesos de fotocatálisis, los resultados obtenidos y la disponibilidad de dichas investigaciones al público. Al término de las respectivas explicaciones se organizó un borrador de lo que se pondría en el segundo avance de poster como descripción del proceso ya que hasta ahora no se habían tenido en cuenta los distintos foto-catalizadores que existen y las implicaciones de estos en el proceso. Listo el documento y debido al poco tiempo que quedaba de reunión se discutió sobre alguna forma de optimización del tiempo de las reuniones ya que tanto en esta reunión como la anterior no se logró completar los objetivos en el tiempo estipulado, por lo que se decidió que cada miembro debería prepara mejor sus intervenciones ante el grupo con el propósito de no dejar inquietudes o dudas en los demás y apegarse más al tiempo planteado en el organigrama de la reunión. ORGANIGRAMA DE LA SIGUIENTE REUNION:  Reconocimiento de los aspectos fisicoquímicos relacionados con el proceso de fotocatálisis solar. (45 minutos máximo)  Programación de la siguiente reunión. (10 minutos máximo)

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Lunes 3 de Octubre de 2011. OBJETIVOS GENERALES  Contextualizar el proceso elegido como tema central del poster con respecto a los temas propuestos en el curso de fisicoquímica. ESPECÍFICOS  Determinar los fundamentos de fisicoquímica implicados en el desarrollo del tema central del poster.  Relacionar los fundamentos de fisicoquímica implicados en el desarrollo del tema central del poster con la temática a tratar en el curso. El encuentro comenzó con la lectura del borrador realizado en la reunión anterior, luego de esto cada uno de los miembro se dispuso a relacionar individualmente el proceso con los fundamentos de fisicoquímica relacionados con la temática del curso, luego de 20 minutos se organizó un debate sobre lo que cada uno de los integrantes había obtenido en el desarrollo del trabajo individual y se socializaron los distintos aspectos que había tenido cada uno para establecer dicha relación y posteriormente los demás de forma objetiva dijeron si estaban de acuerdo o no y por qué , esto con el propósito de unificar conceptos y poder llegar a un consenso

sobre las relaciones realmente existentes entre el proceso y los fundamentos fisicoquímicos. Como tema adicional se planteó la cancelación de la reunión propuesta para el domingo 9 de Septiembre de 2011 ya que los tres integrantes del grupo debían presentar un parcial el día siguiente lo que podría ocasionar que los integrantes estuvieran algo dispersos y poco concentrados en la estructuración del poster.

BIBLIOGRAFÍA 

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Fotocatálisis solar para la descontaminación del agua. Laura Salazar Martín- Pablo González Beltrán. Universidad de Sevilla- Escuela Internacional de ingeniería del agua de Andalucía. Ibáñez, J. A., Litter, M. I., Pizarro, R. A., ‘Photocatalytic bactericidal effect of TiO2 on Enterobacter cloacae. Pacheco, J. E., Yellowhorse, L., Summary of Engineering-Scale Experiments for the Solar Detoxification of Water.