Implicaciones de los procesos de oxidación avanzada basados en nanoburbujas de ozono en la química del agua

Área de la Ciencia:

• Química Ambiental
• Tecnologías de Tratamiento de Agua
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Las nanoburbujas de ozono (O3-NB) se proponen para procesos de oxidación avanzada (AOP) debido a la mejora de la disolución de gas y la reactividad interfacial.
• Sin embargo, su rendimiento en matrices de agua real sigue siendo inadecuadamente comprendido, lo que requiere una evaluación integral.

Objetivo del estudio:

• Investigar la generación, estabilidad y reactividad de las O3-NB en diversos tipos de agua, incluyendo agua ultrapura, agua dulce y agua de mar.
• Comparar la transferencia de masa y la persistencia del ozono de las O3-NB frente a las macroburbujas (MB) en diferentes químicas del agua.
• Dilucidar el impacto de la composición de la matriz de agua en las propiedades interfaciales de las O3-NB y su influencia en los mecanismos de oxidación y la eficacia del tratamiento.

Principales métodos:

• Generación y caracterización de nanoburbujas de ozono en agua ultrapura, agua dulce sintética/real y agua de mar sintética/real.
• Mediciones de potencial zeta para evaluar la carga superficial y la dependencia de la matriz.
• Estudios cinéticos para determinar los coeficientes de transferencia de masa (kLa) y las tasas de decaimiento del ozono (kd).
• Análisis de subproductos de oxidación y eliminación de carbono orgánico disuelto (DOC).

Principales resultados:

• Las O3-NB exhibieron coeficientes de transferencia de masa un orden de magnitud mayores que las MB en todas las aguas analizadas.
• La persistencia y las tasas de descomposición del ozono dependieron en gran medida de la matriz, con una descomposición acelerada en agua dulce y de mar debido a especies iónicas y orgánicas.
• En agua de mar, la alta fuerza iónica provocó una rápida depleción de ozono y una oxidación significativa del bromuro a bromato.
• Las O3-NB favorecieron la oxidación selectiva de fracciones orgánicas específicas (similares a los húmicos) sobre la mineralización a granel, lo que resultó en una eliminación limitada de DOC en muestras de agua real.

Conclusiones:

• La eficacia de las O3-NB en el tratamiento del agua está fuertemente dictada por la química del agua y los fenómenos interfaciales, no solo por la mejora de la entrega de ozono.
• Si bien las O3-NB mejoran la transferencia de masa de ozono, su aplicación requiere una cuidadosa consideración de los efectos de la matriz en la estabilidad del ozono y la selectividad de la reacción.
• La comprensión de estas interacciones específicas de la matriz es crucial para optimizar los AOP basados en ozono, especialmente en entornos salinos.