Evaluación a nivel de laboratorio de un sistema de fotocatálisis

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EVALUACIÓN A NIVEL DE LABORATORIO DE UN SISTEMA DE FOTOCATÁLISIS 
HETEROGÉNEA PARA EL TRATAMIENTO DE LÍQUIDOS FIJADORES AGOTADOS 
DE RADIOLOGÍA, FOTOGRAFÍA Y ARTES GRÁFICAS; SUBSIGUIENTE AL 
PROCESO DE RECUPERACIÓN DE LA PLATA POR ELECTRÓLISIS. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESTEFANÍA ARDILA ROBLES 
ADRIAAN FELIPE ZÁRATE POLANCO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA SALLE 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA 
BOGOTÁ D.C 
2009 
ii 
 
EVALUACIÓN A NIVEL DE LABORATORIO DE UN SISTEMA DE FOTOCATÁLISIS 
HETEROGÉNEA PARA EL TRATAMIENTO DE LÍQUIDOS FIJADORES AGOTADOS 
DE RADIOLOGÍA, FOTOGRAFÍA Y ARTES GRÁFICAS; SUBSIGUIENTE AL 
PROCESO DE RECUPERACIÓN DE LA PLATA POR ELECTRÓLISIS. 
 
 
 
 
 
 
ESTEFANÍA ARDILA ROBLES 
ADRIAAN FELIPE ZÁRATE POLANCO 
 
 
 
 
 
 
 
Tesis para optar al título de 
Ingeniero Ambiental y Sanitario 
 
 
 
 
 
 
 
Director 
ROSALINA GONZÁLEZ FORERO 
Ing. Química 
M.Sc en Tecnología Educativa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA SALLE 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA 
BOGOTÁ D.C 
2009 
iii 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nota de Aceptación 
 
________________________ 
 
________________________ 
 
________________________ 
 
 
 
 
 
________________________ 
 Directora 
 
 
 
 
 
________________________ 
 Jurado 
 
 
 
 
 
________________________ 
 Jurado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
iv 
 
 
 
 
 
 
 
 
A Josué, Nina y Sergio Felipe. 
A todos mis amigos y amigas. 
 
 
Estefanía 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A mi Madre por su apoyo incondicional, por su paciencia y ánimo. 
A mi Padre por su esfuerzo. 
A mis hermanos por su constancia y ejemplo. 
A quienes me apoyaron en todo momento. 
 
 
Adriaan 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
v 
 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
 
 
 
Los Autores agradecen a: 
 
 
 
 
La Ingeniera Rosalina González Forero; por la orientación, el tiempo y el apoyo brindados 
durante el desarrollo del proyecto. 
 
Al cuerpo docente de la Facultad de Ingeniería Ambiental y Sanitaria de la Universidad de 
La Salle, por los numerosos aportes que hicieron posible la estructuración y ejecución de 
la investigación. 
 
Al Ingeniero Óscar Contento, Sindy Tarazona, Hugo Barón y todo el personal del 
Laboratorio de Ingeniería Ambiental y Sanitaria por su amistad y buena disposición para 
suplir todas las necesidades de la fase de experimentación. 
 
Al Ingeniero Edwin Hernández y a Omnium Multisociedades Ltda., por su excelente 
atención, confianza y valiosa colaboración en la realización del proyecto. 
 
A su familia y amigos, por toda la comprensión, la paciencia y el amor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
vi 
 
 
CONTENIDO 
 
 
 pág. 
 
INTRODUCCIÓN 1 
OBJETIVOS 2 
OBJETIVO GENERAL 2 
OBJETIVOS ESPECÍFICOS 2 
 
1. ANTECEDENTES 3 
1.1 Fotocatálisis heterogénea en la degradación de contaminantes 3 
 
2. MARCO TEÓRICO 7 
2.1 GENERALIDADES 7 
2.1.1 Proceso de Generación de Imágenes 7 
2.1.2 Características de los Líquidos Fijadores Agotados 10 
2.1.2.1 Toxicidad 11 
2.1.2.2 Peligrosidad 13 
2.1.3 Alternativas de Tratamiento 14 
2.1.3.1 Tecnologías de Oxidación/Reducción 14 
2.1.3.2 Métodos de Separación 15 
2.1.3.3 Recuperación de la plata 16 
2.1.3.4 Tratamiento Biológico 18 
2.1.4 Gestión de Líquidos Fijadores Agotados 19 
2.1.5 Evaluación de la tecnología fotocatalítica como alternativa de 
Tratamiento de los líquidos fijadores agotados 
 
22 
2.2 PROCESOS AVANZADOS DE OXIDACIÓN (PAO) 23 
2.2.1 Clasificación 24 
2.2.2 Fotocatálisis Heterogénea 24 
2.2.2.1 Aplicabilidad y Limitaciones 26 
2.2.2.2 Ventajas 27 
2.2.3 Fotocatálisis Heterogénea empleando dióxido de titanio (TiO2) como 
Catalizador 
 
27 
2.2.4 Parámetros operacionales del proceso fotocatalítico 28 
2.2.4.1 pH 29 
2.2.4.2 Características del catalizador 29 
2.2.4.3 Concentración del catalizador 31 
2.2.4.4 Temperatura 32 
2.2.4.5 Longitud de onda 32 
2.2.4.6 Intensidad de la radiación 32 
2.2.4.7 Diseño del reactor 33 
2.2.4.8 Naturaleza y concentración del contaminante 35 
2.2.4.9. Aditivos 36 
2.2.4.10 Efecto del Oxígeno 36 
vii 
 
 
 pág. 
 
2.2.5 Mediciones químicas para el seguimiento del proceso fotocatalítico 36 
2.2.6 Degradación de contaminantes orgánicos 37 
2.2.7 Remoción de aniones inorgánicos 38 
 
2.3 MARCO LEGAL 39 
 
3. METODOLOGÍA 41 
 
3.1 SELECCIÓN DE LAS VARIABLES DE ESTUDIO Y MEDICIONES 
QUÍMICAS DE SEGUIMIENTO 
 
41 
3.1.2 Tipo y concentración de catalizador 41 
3.1.3 Dosis de oxidante 43 
3.1.4 Tiempo de retención 44 
3.1.5 Mediciones químicas de seguimiento 45 
 
3.2 PRE – EXPERIMENTACIÓN 46 
3.2.1 Pruebas Preliminares 46 
3.2.2 Caracterización Inicial 47 
3.2.2.1 Toma y Preservación de la muestra 47 
3.2.2.2 Resultados 49 
3.2.3 Selección de la dilución 50 
3.2.4 Determinación de la dosis de peróxido de hidrógeno 52 
3.2.5 Análisis de Difracción de Rayos X del catalizador 54 
3.2.6 Área superficial del catalizador 55 
 
3.3 EXPERIMENTACIÓN 55 
3.3.1 Condiciones experimentales 56 
3.3.1.1 Reactor piloto de Fotocatálisis 56 
3.3.1.2 Inmovilización del TiO2 62 
3.3.2 Pruebas realizadas 63 
3.3.2.1 Prueba de verificación 64 
3.3.2.2 Verificación de diluciones 64 
3.3.3 Operación del sistema 64 
3.3.4 Seguimiento del sistema 66 
 
4. RESULTADOS Y ANÁLISIS 67 
 
4.1 ANÁLISIS GRÁFICO DEL COMPORTAMIENTO DE LA UNIDAD 
PILOTO DE FOTOCATÁLISIS PARA LÍQUIDOS FIJADORES AGOTADOS 
 
69 
4.1.1. Comportamiento temporal de la eficiencia con respecto a la 
concentración de TiO2 
 
70 
4.1.2. Comportamiento temporal del pH respecto a la concentración de TiO2 74 
 
viii 
 
 
 pág. 
 
4.1.3. Comportamiento temporal de la Temperatura respecto a la 
concentración de TiO2 
76 
4.1.4 Comportamiento de la eficiencia con respecto a las 
dosis de H2O2 
 
79 
4.1.5 Correlación entre la eficiencia del tratamiento y el pH de 
la solución 
 
83 
 
4.2. ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LOS DATOS OBTENIDOS DURANTE 
LA FASE DE EXPERIMENTACIÓN 
86 
4.2.1 Medidas de Tendencia Central y Variabilidad 86 
4.2.2 Análisis de relaciones entre variables 87 
4.2.2.1 Aplicación de la prueba de Pearson para correlaciones bilaterales 87 
4.2.2.2 Aplicación de regresiones polinómicas para correlaciones bilaterales 90 
 
4.3 SELECCIÓN DE CONDICIONES ÓPTIMAS DE OPERACIÓN 
DEL REACTOR FOTOCATALÍTICO 
 
94 
4.3.1 Resultados de la aplicación de las condiciones óptimas 
de operación del Reactor Fotocatalítico 
 
94 
4.3.2 Ensayo de fotocatálisis heterogénea aplicando tratamiento 
previo de la muestra 
 
96 
4.3.2.1 Pretratamiento de la muestra 96 
4.3.2.2 Condiciones de operación del reactor fotocatalítico 98 
4.3.2.3 Resultados de la prueba 99 
 
4.4 EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD TÉCNICA Y AMBIENTAL DEL 
TRATAMIENTO FOTOCATALÍTICO 
 
101 
4.4.1 Criterios de Evaluación 101 
4.4.2 Criterios de Calificación 103 
4.4.3 Aplicación de la Metodología y Análisis de los Resultados 103 
 
5. CONCLUSIONES 106 
 
6. RECOMENDACIONES 108 
 
7. BIBLIOGRAFÍA 109 
 
ANEXOS 
 
 
 
 
 
 
ix 
 
 
LISTA DE TABLAS 
 
 
 pág. 
 
Tabla 1. Composición del baño fijador. 9 
Tabla 2. Composición porcentual en peso de cuatro clases de líquido fijador. 10 
Tabla 3. Composición típica de líquidos fijadores agotados de 
 fotoprocesamiento 
 
10 
Tabla 4. Caracterización de líquidos fijadores agotados. 11 
Tabla 5. Información de Toxicidad Aguda de los principales componentes 
 del líquido fijador. 
 
11 
Tabla 6. Toxicidades relativas del ion plata y algunos de sus compuestos. 12 
Tabla 7. Clasificación de los fijadores agotados según Decreto 4741 de 2005. 13 
Tabla 8. Tratamiento biológico de efluentes de fotoprocesamiento. 19 
Tabla 9. Señalizaciónvehicular para el transporte de líquidos fijadores 
 agotados y otros residuos afines. 
 
20 
Tabla 10. Aplicabilidad de la Fotocatálisis Heterogénea. 26 
Tabla 11. Ventajas de los procesos fotoquímicos. 27 
Tabla 12. Materiales para soportes de inmovilización del catalizador. 34 
Tabla 13. Descontaminación fotocatalítica de soluciones acuosas con 
 contenido de iones comunes. 
 
38 
Tabla 14. Normas ambientales colombianas aplicables al proyecto 
 de investigación. 
 
39 
Tabla 15. Condiciones de muestreo. 48 
Tabla 16. Composición porcentual de la muestra recolectada. 48 
Tabla 17. Caracterización inicial de la muestra. 49 
Tabla 18. Resultados de pruebas para selección de la dilución. 52 
Tabla 19. Composición de los líquidos fijadores presentes en la muestra. 53 
Tabla 20. Composición porcentual de la muestra. 53 
Tabla 21. Resultados del análisis DRX del TiO2 empleado en la investigación. 55 
Tabla 22. Áreas superficiales de TiO2 en los ensayos. 55 
Tabla 23. Descripción del Reactor Anular. 58 
Tabla 24. Descripción de la Coraza. 58 
Tabla 25. Descripción Lámpara UV. 59 
Tabla 26. Descripción Tanque de recirculación. 59 
Tabla 27. Descripción bomba sumergible. 60 
Tabla 28. Descripción bomba de aireación. 61 
Tabla 29. Descripción Tanque de acondicionamiento de la muestra. 61 
Tabla 30. Descripción de la Bomba sumergible del tanque de acondicionamiento. 62 
Tabla 31. Características físicas de los filtros de soporte del catalizador. 62 
Tabla 32. Ensayos realizados en la fase experimental. 63 
Tabla 33. Resultados de la prueba de verificación. 64 
Tabla 34. Resultados de pruebas de verificación de las diluciones. 64 
Tabla 35. Métodos de medición de parámetros de seguimiento. 66 
x 
 
 
 pág. 
 
Tabla 36. Resultados para ensayos con 100 mg/L de TiO2. 67 
Tabla 37. Resultados para ensayos con 250 mg/L de TiO2. 68 
Tabla 38. Resultados para ensayos con 500 mg/L de TiO2. 69 
Tabla 39. Consolidado de Eficiencias de Remoción. 74 
Tabla 40. Consolidado de pH final de la muestra para todos los ensayos. 76 
Tabla 41. Consolidado de Temperatura final de la muestra para todos 
 los ensayos. 
 
78 
Tabla 42. Resultados de corrida con 10 mL/L de H2O2, radiación UV y 
 en ausencia de TiO2. 
 
85 
Tabla 43. Consolidado de Eficiencias vs. pH Final de la muestra. 85 
Tabla 44. Medidas de Tendencia Central y Variabilidad para todos los 
 ensayos en conjunto. 
 
86 
Tabla 45. Medidas de Tendencia Central y Variabilidad para las series 
 de corridas. 
 
86 
Tabla 46. Matriz de correlaciones de Pearson. 87 
Tabla 47. Matriz de regresiones polinómicas de segundo orden. 90 
Tabla 48. Matriz de regresiones polinómicas de tercer orden. 91 
Tabla 49. Condiciones óptimas de operación del reactor fotocatalítico. 94 
Tabla 50. Caracterización muestra tratada bajo condiciones óptimas de 
 operación del reactor fotocatalítico. 
 
94 
Tabla 51. Oxidantes empleados en los ensayos. 97 
Tabla 52. Pruebas realizadas para la selección del agente oxidante. 97 
Tabla 53. Resultados de la prueba adicional. 99 
Tabla 54. Subcategorías de la evaluación. 101 
Tabla 55. Ítems de la evaluación. 102 
Tabla 57. Puntajes para la calificación. 103 
Tabla 58. Aplicación de la metodología de evaluación de viabilidad 
 técnica y ambiental. 
 
104 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xi 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
 
 pág. 
 
Figura 1. Estructura de una película fotográfica. 7 
Figura 2. Representación esquemática del revelado y fijado de imágenes. 9 
Figura 3. Efectos a la salud humana de la exposición a líquidos fijadores 
 agotados. 
 
12 
Figura 4. Diamante NFPA 704 para líquidos fijadores. 13 
Figura 5. Esquema de celda de electrólisis. 16 
Figura 6. Esquema de un cátodo rotatorio. 17 
Figura 7. Esquema de las etapas de Gestión de los Líquidos Fijadores 
 Agotados. 
 
21 
Figura 8. Clasificación de los PAO. 24 
Figura 9. Diagrama de la banda de energía de una partícula esférica de 
 dióxido de titanio. 
 
25 
Figura 10. Estructura cristalina de a) anatasa y b) rutilo. 28 
Figura 11. Defectos de superficie del TiO2 28 
Figura 12. Patrón de difracción de rayos X para cuatro tipos de TiO2. 31 
Figura 13. Dependencia de la velocidad de reacción con la 
 intensidad de iluminación. 
 
33 
Figuras 14 y 15. Reactor plano y reactor anular. 34 
Figura 16. Esquema general de la metodología de la investigación. 42 
Figuras 17 y 18. Revisión de componentes y montaje definitivo de la 
 unidad piloto de Fotocatálisis Heterogénea. 
 
46 
Figura 19. Procedimiento para la realización de pruebas preliminares. 47 
Figura 20. Composición de la muestra. 49 
Figura 21. Líquido fijador agotado. 50 
Figura 22. Determinación de Plata por absorción atómica. 50 
Figura 23. Procedimiento para selección de la dilución de la muestra. 51 
Figura 24. Esquema del reactor anular. 56 
Figura 25. Esquema de la Unidad Piloto de Fotocatálisis Heterogénea. 57 
Figura 26. Reactor anular. 58 
Figura 27. Coraza y lámpara UV. 59 
Figuras 28 y 29. Sistema de homogenización y recirculación. 60 
Figura 30. Bomba sumergible para recirculación. 60 
Figuras 31 y 32. Tanque de preparación de la muestra y bomba sumergible. 61 
Figura 33. Sistema de distribución y sostenimiento del catalizador 
 en la unidad piloto. 
 
63 
Figura 34. Procedimiento de operación del sistema fotocatalítico 65 
Figuras 35 a 40. Seguimiento de la unidad piloto de fotocatálisis. 66 
Figura 41. Eficiencia para ensayos con 100 mg/L de TiO2 70 
 
 
 
xii 
 
 pág. 
 
Figura 42. Incremento de la turbiedad en el tiempo de reacción para 
 100mg/L de catalizador y 2,5mL/L de TiO2. 
 
71 
Figura 43. Eficiencia para ensayos con 250 mg/L de TiO2 72 
Figura 44. Eficiencia para ensayos con 500 mg/L de TiO2. 73 
Figura 45. pH en función del Tiempo para ensayos con 100 mg/L de TiO2. 75 
Figura 46. pH en función del Tiempo para ensayos con 250 mg/L de TiO2. 75 
Figura 47. pH en función del Tiempo para ensayos con 500 mg/L de TiO2. 76 
Figuras 48, 49 y 50. Variación de la temperatura en función del 
 tiempo por concentración de TiO2. 
 
77 
Figuras 51 a 55. Comportamiento temporal de la eficiencia por dosis 
 de H2O2. 
 
79 
Figuras 56 a 58. Eficiencias finales por cada una de las dosis de H2O2. 82 
Figuras 59 a 61. Correlación ente el pH y las eficiencias de remoción 
 obtenidas. 
 
83 
Figura 62. Correlación entre el pH final y la dosis de H2O2 para las 
 pruebas con 100 mg/L de TiO2. 
 
88 
Figura 63. Correlación entre la eficiencia y la dosis de H2O2 para las 
 pruebas con 100 mg/L de TiO2. 
 
89 
Figura 64. Correlación entre el pH final y la dosis de H2O2 para las 
 pruebas con 500 mg/L de TiO2. 
 
89 
Figura 65. Ajuste a un polinomio de orden 2 de la Eficiencia vs. 
 Dosis de H2O2 en ensayos con 250 mg/L de TiO2 
 
91 
Figura 66. Ajuste a un polinomio de orden 3 del pH final vs. 
 Dosis de H2O2 en ensayos con 250 mg/L de TiO2. 
 
92 
Figura 67. Ajuste a un polinomio de orden 3 de la eficiencia final vs. 
 Dosis de H2O2 en ensayos con 500 mg/L de TiO2. 
 
93 
Figura 68. Liberación de SO4
-2 en función del tiempo de iluminación. 95 
Figura 69. Procedimiento de pretratamiento de la muestra. 98 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xiii 
 
LISTA DE ECUACIONES 
 
 
 pág. 
 
Ecuación 1. Oxidación de haluros de plata en la formación de imágenes 8 
 
Ecuaciones 2 y 3. Reacciones en la recuperación electrolítica de la plata. 17 
 
Ecuación 4. Reacción de sustitución de la plata. 18 
 
Ecuaciones 5 a 7. Mecanismo de la fotocatálisis heterogénea.25 
 
Ecuaciones 8 y 9. Oxidación – reducción fotocatalítica. 37 
 
Ecuación 10. Generación del radical superóxido en procesos fotocatalíticos. 37 
 
Ecuación 11. Cálculo de la eficiencia de remoción. 51 
 
Ecuación 12. Oxidación del Tiosulfato. 54 
 
Ecuación 13. Función polinómica para Eficiencia vs. Dosis de H2O2 
 en ensayos con 250 mg/L de TiO2. 
 
90 
 
Ecuación 14. Función polinómica para el pH final vs. Dosis de H2O2 
 en ensayos con 250 mg/L de TiO2. 
 
92 
 
Ecuación 15. Función polinómica para Eficiencia vs. Dosis de H2O2 
 en ensayos con 500 mg/L de TiO2. 
 
92 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xiv 
 
LISTA DE ANEXOS 
 
 
 pág. 
 
Anexo A. Hojas de seguridad de los Líquidos Fijadores agotados 
 empleados en la experimentación. 
114 
 
Anexo B. Pre-experimentación: Memorias de Cálculo 118 
 
Anexo C. Curvas de calibración para la determinación de plata 
 elemental por espectrofotometría de absorción atómica. 
121 
 
Anexo D. Análisis de difracción de rayos x del dióxido de titanio (anatasa). 123 
 
Anexo E. Ficha técnica del dióxido de titanio (anatasa). 126 
 
Anexo F. Cálculo del área superficial del tio2 en los ensayos. 127 
 
Anexo G. Procedimientos de preparación del Reactor Fotocatalítico. 129 
 
Anexo H. Procedimientos de análisis químicos de seguimiento. 134 
 
Anexo I. Formato de registro de datos de seguimiento del reactor 
 fotocatalítico en la fase de experimentación. 
138 
 
Anexo J. Resultados de las regresiones polinómicas para la correlación 
 bilateral de variables. 
139 
 
Anexo K. Criterios de calificación para la metodología de evaluación 
 de viabilidad técnica y ambiental. 
142 
 
Anexo l. Información base para la evaluación de viabilidad Técnica y 
 Ambiental. 
146 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xv 
 
GLOSARIO 
 
 
ADSORCIÓN: La adsorción consiste en la eliminación de algunos componentes de una 
fase fluida mediante un sólido que lo retiene. Si la fase fluida es un líquido, la operación 
se denomina a veces percolación. Solamente los sólidos que poseen un área superficial 
elevada se desempeñan como adsorbentes de interés: carbón activado, gel de sílice, 
alúmina activada, etc. 
 
ALOTROPÍA: Se habla de alotropía cuando un sólido elemental tiene más de una 
estructura cristalina. La existencia de una estructura cristalina depende de la temperatura 
y la presión exteriores. 
 
ANATASA: Una de las tres formas alotrópicas del dióxido de titanio (TiO2), de alto 
desempeño como catalizador en procesos fotocatalíticos. Su estructura está compuesta 
por un ensamble en el cual las moléculas octaédricas están conectadas por sus vértices. 
 
ÁNGULO DE BRAGG: Dentro del marco de la Ley de Bragg, es el ángulo predecible en 
el cual los rayos X son difractados por un material con estructura atómica periódica 
(materiales cristalinos). 
 
ARTES GRÁFICAS: En general, el término artes gráficas hace referencia a la elaboración 
de todo tipo de elementos visuales fundamentadas en técnicas de grabado y dibujo, 
aunque suele restringirse a las técnicas relacionadas con la imprenta. Es el proceso de la 
creación de un diseño y su posterior transferencia hacia un sustrato. 
 
BANDA DE CONDUCCIÓN: Es la banda de energía permitida más baja de un sólido, 
aislante o semiconductor, que se encuentra totalmente vacía de electrones a 0 K. Cuando 
el sólido está a temperatura superior, los electrones excitados de la banda de valencia 
pasan a esta banda vacante, la cual queda parcialmente ocupada. 
 
BANDA DE VALENCIA: Banda de energía más alta en un sólido, completamente 
ocupada por electrones a 0 K. A temperatura superior, algunos electrones de esta banda 
pasan a la banda de conducción, quedando huecos que contribuyen a la conducción del 
sólido. En los aislantes y semiconductores, los estados vacíos de la banda de valencia 
pueden llevar corriente eléctrica como huecos cargados positivamente. 
 
CATALIZADOR: Un catalizador es una sustancia o factor externo que reduce la barrera 
de energía de activación entre los reactivos y productos de una reacción química. En 
otras palabras, aumenta la rapidez de las reacciones directas e inversas. 
 
DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO (DQO): La DQO es una medida del oxígeno 
requerido para oxidar todos los compuestos orgánicos e inorgánicos presentes en el agua 
o residuos líquidos; mediante la acción de agentes fuertemente oxidantes en medio ácido 
y se expresa en miligramos por litro de oxígeno (mg/L de O2). 
 
xvi 
 
DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXÍGENO (DBO): Es una medida de la cantidad de 
oxígeno consumido en el proceso biológico de degradación de la materia orgánica en el 
agua o residuos líquidos. Al igual que la DQO, se expresa en miligramos por litro de 
oxígeno (mg/L de O2). 
 
DIÓXIDO DE TITANIO: Compuesto químico de fórmula TiO2, disponible en tres formas 
alotrópicas: la anatasa, el rutilo y la brookita. Es un material reconocido por sus 
excepcionales propiedades como semiconductor en procesos de fotocatálisis, puesto que 
acelera eficientemente las reacciones químicas provocadas por la luz. Es, además, la 
forma comercial más común del titanio. 
 
ELECTRODO: Un electrodo es un conductor utilizado para hacer contacto con una parte 
no metálica de un circuito, por ejemplo, un semiconductor, un electrolito, el vacío, un gas, 
etc. El término hace referencia tanto a un ánodo, definido como el electrodo al cual se 
adhieren los electrones y ocurre una oxidación; como al cátodo, en donde ocurre la 
reducción. 
 
ELECTRÓLISIS: Es un proceso en el que se consume energía eléctrica para inducir una 
reacción en un compuesto químico ionizable. Involucra la presencia de un ánodo, que es 
el electrodo en el cual ocurre la oxidación; y de un cátodo, en el cual ocurren los procesos 
de reducción. 
 
ENERGÍA DE BANDGAP: También llamada Energía de Banda Prohibida, se define como 
la diferencia de energía entre la base de la banda de conducción y la parte superior de la 
banda de valencia de un semiconductor o un aislante. 
 
FOTOCATÁLISIS HETEROGÉNEA: Es un proceso catalítico en el que en alguna de las 
etapas ocurre mediante la generación de pares electrón – hueco en la superficie de un 
semiconductor que es irradiado con la longitud de onda adecuada. En la fotocatálisis 
oxidativa, los huecos pueden oxidar las moléculas adsorbidas directamente o a través de 
la formación de radicales OH°, mientras los electrones son atrapados por un oxidante. 
 
FOTODEPOSICIÓN: Es la deposición de metales como la plata y el zinc, que ocurre 
sobre la superficie de un semiconductor que actúa como catalizador en un proceso foto-
oxidativo. Lo anterior atendiendo a las propiedades electrónicas del material utilizado y al 
estado iónico en que el metal en cuestión se encuentre en la solución. 
 
LÍQUIDO FIJADOR AGOTADO: Preparación química mezclada con agua, gastada; que 
queda como residuo peligroso del proceso de fijado de imágenes diagnósticas, fotografías 
y microfilms. 
 
OXIDACIÓN: Es una reacción química que implica la pérdida de uno o más electrones de 
una entidad química, a veces llamada deselectronación. Representa un aumento en el 
número de oxidación de un elemento o un substrato. 
 
xvii 
 
PAR ELECTRÓN-HUECO: Un par electrón-hueco se genera cuando un electrón excitado 
de la banda de valencia salta a la banda de conducción de un sólido, un aislante o un 
semiconductor; ocupando un espacio en libre en la banda de conducción y dejando un 
hueco en la banda de valencia. 
 
PERÓXIDO DE HIDRÓGENO: Conocido comúnmente como agua oxigenada, es un 
compuesto químico altamente polar. Es un poderoso oxidante, inestable y se descompone 
rápida y exotérmicamente en oxígeno y agua. Puede causar combustión espontánea 
cuando entra en contacto con materia orgánica o algunos metales como el cobre. Su 
fórmula química es H2O2. 
 
pH: Término que expresala actividad del ion hidrógeno en una disolución, definido por la 
relación 
pH = -log H+ 
 
Una disolución acuosa de pH inferior a 7 es ácida, de pH = 7 es neutra y de pH superior a 
7 es básica. 
 
RADIACIÓN ULTRAVIOLETA: Es la radiación luminosa correspondiente al espectro 
electromagnético que se extiende desde el extremo violeta del visible hasta frecuencias 
mayores. El ultravioleta próximo está entre 200 y 380 nm y el ultravioleta lejano o de vacío 
entre 10 y 200 nm. 
 
RECOMBINACIÓN: Se llama recombinación al fenómeno en el que, formado un par 
electrón-hueco, el electrón que pasó a la banda de conducción pierde energía y regresa a 
su origen en la banda de valencia de un sólido, semiconductor o aislante. 
 
REDUCCIÓN: Cualquier proceso en el que una entidad molecular gana uno o más 
electrones, es decir, disminuye su número de oxidación. Se llama también electronación y 
es el proceso inverso de la oxidación. 
 
RESIDUO PELIGROSO: Es aquel residuo o desecho que por sus características 
corrosivas, reactivas, explosivas, tóxicas, inflamables, infecciosas o radiactivas puede 
causar riesgo o daño a la salud humana y el ambiente. Así mismo, se considera residuo o 
desecho peligroso a los envases, empaques y embalajes que hayan estado en contacto 
con ellos. 
 
SEMICONDUCTOR: Se llama semiconductor a un material sólido cuya conductividad 
eléctrica es intermedia entre la de los metales y la de los aislantes y que depende de la 
temperatura. La diferencia entre metal y semiconductor se explica por sus estructuras de 
bandas respectivas. 
 
TIOSULFATO: El anión tiosulfato forma las sales del ácido tiosulfúrico (H2S2O3) y su 
fórmula química es S2O3
-2. Los tiosulfatos son estables a pH básico y neutro. Su 
descomposición da como resultado la formación de azufre elemental, ácido sulfhídrico, 
dióxido de azufre y otros compuestos azufrados en presencia de un ácido. 
xviii 
 
RESUMEN 
 
 
La tecnología fotocatalítica es un Proceso de Oxidación Avanzada que ha demostrado ser 
una alternativa de alta eficiencia para el tratamiento de efluentes con características de 
toxicidad o con componentes de difícil destrucción. La presente investigación se basa en 
la aplicación a escala piloto de la fotocatálisis heterogénea como alternativa de 
tratamiento para líquidos fijadores agotados de radiología, fotografía y artes gráficas; 
residuos que por sus características de peligrosidad, representan altos impactos 
ambientales una vez son introducidos al medio ambiente. 
 
Para el desarrollo de la fase experimental, se utilizó un fotorreactor piloto de tipo anular en 
el cual se conjugó el efecto de la radiación ultravioleta aplicada por periodos máximos de 
120 minutos, la adición de peróxido de hidrógeno al 30% y el uso de dióxido de titanio 
tipo anatasa como catalizador. 
 
Para evaluar el desempeño del sistema de fotocatálisis y determinar las condiciones 
óptimas de funcionamiento del proceso, se escogió la Demanda Química de Oxígeno 
(DQO) como medición química de seguimiento y se determinó la influencia que sobre la 
eficiencia del tratamiento tienen la modificación de la dosis de peróxido de hidrógeno y 
las concentraciones de TiO2. Adicionalmente, se verificaron el pH y la temperatura del 
sistema como parámetros de control de la operación de la unidad. 
 
De acuerdo con los resultados obtenidos, la combinación de una dosis de 500 mg/L de 
TiO2 y 5 mL/L de peróxido de hidrógeno al 30% produce el mejor desempeño del sistema. 
Sin embargo, se observó que a pesar de que el tratamiento es una opción de alto 
rendimiento para oxidar la fracción biodegradable de los líquidos fijadores agotados, bajo 
las condiciones de óptimas de operación la eficiencia global es del 61,2%, en términos de 
remoción de la DQO; debido a la compleja composición del residuo y a la alta 
concentración de compuestos inorgánicos en el mismo. 
 
Palabras Clave: Procesos Avanzados de Oxidación, Fotocatálisis Heterogénea, Líquidos 
fijadores agotados, Reactor piloto de fotocatálisis, Radiación Ultravioleta, Dióxido de 
titanio, Peróxido de Hidrógeno, DQO. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xix 
 
ABSTRACT 
 
 
The photocatalytic technology is an Advanced Oxidation Process which has proved to be a 
high-efficient option in the treatment of toxic effluents, or with compounds whose 
destruction results very difficult. This investigation is based on the scaled application of 
heterogeneous photocatalysis as an alternative for the treatment of fixing bath wastes 
produced in radiology, photography laboratories and graphic industries. The introduction of 
these substances into de environment involves subsequent high environmental impacts 
due to their hazardous characteristics. 
 
An annular photoreactor was used in the experimental phase, conjugating the effect of 
ultraviolet radiation (applied during 120 minutes), the addition of a 30% solution of 
hydrogen peroxide as oxidizing agent and the use of anatase titanium dioxide as catalyst. 
 
In order to evaluate the photocatalytic system performance and to determine the optimum 
operation conditions of the process, the Chemical Oxygen Demand (COD) was chosen as 
the main chemical follow-up measurement. The influence that variation of hydrogen 
peroxide dose and TiO2 concentration has over the treatment efficiency was also 
determined. In addition, the pH and temperature of the liquid waste were also monitored, 
since they were selected as control parameters of the unit’s operation. 
 
According to the obtained results, the combination of a 500 mg/L dose of TiO2 and 5 mL/L 
of 30% peroxide hydrogen produces the best performance of the system. However, it was 
observed that in spite of the treatment being an excellent option to achieve the oxidation of 
the biodegradable fraction of used fixing bath, the global efficiency is 61,2% in terms of 
COD removal, under the optimum operation conditions. This could be attributed to the 
complexity of waste’s composition and its high concentration of inorganic compounds. 
 
Key Words: Advanced Oxidation Processes, Heterogeneous Photocatalysis, Used fixing 
bath, Photocatalytic scaled reactor, Ultraviolet radiation, Titanium dioxide, Hydrogen 
peroxide, COD. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
 
En la actualidad, el problema de tratamiento y disposición final de residuos peligrosos 
industriales constituye una de las mayores preocupaciones de los pequeños, medianos y 
grandes generadores de los mismos en el país y fuera de él; puesto que las disposiciones 
legales que establecen obligaciones con respecto a estos materiales, implican una 
responsabilidad ambiental, social y de calidad que requiere de soluciones efectivas. 
 
Los líquidos fijadores empleados en el procesamiento de imágenes principalmente en 
laboratorios de fotografía, radiología y empresas de artes gráficas; son catalogados por la 
legislación ambiental colombiana y las regulaciones de otros países como residuos de 
carácter peligroso una vez han sido utilizados. En vista de la alta carga contaminante 
presente en los líquidos fijadores agotados, del impacto ambiental que se genera una vez 
éstos ingresan al medio ambiente y de la necesidad de explorar nuevas tecnologías para 
el tratamiento de este tipo de efluentes líquidos, se desarrolló la presente investigación 
cuyo objetivo fundamental es evaluar a nivel de laboratorio un sistema de fotocatálisis 
heterogénea como alternativa para tratar los líquidos fijadores agotados, una vez se ha 
extraído la plata metálica de la solución mediante el proceso de electrólisis. 
 
La tecnología fotocatalítica ha demostrado, en el desarrollo de numerosos estudios, ser 
una opción de alta eficiencia en la remoción de contaminantes de efluentes industriales de 
orígenes variados con cargas contaminantes elevadas o especiales por su peligrosidad. 
El presente documento constituye el informe final de la aplicación a escala piloto de la 
fotocatálisis heterogénea sobre una muestra real; en donde sedescriben con detalle los 
fundamentos teóricos, la metodología utilizada, las condiciones experimentales y los 
resultados obtenidos. 
 
En la primera parte de este documento se referencian las investigaciones previas que 
sirvieron de punto de partida para la estructuración de la metodología experimental, el 
marco conceptual sobre el cual se desarrolló el proyecto y las disposiciones legales 
colombianas que están relacionadas con el objetivo principal de la investigación. 
 
Posteriormente, se especifican la secuencia y condiciones bajo las cuales se llevaron a 
cabo los experimentos de fotocatálisis; se presentan los resultados de la implementación 
de la tecnología para los líquidos fijadores agotados y el análisis de los mismos; llevado a 
cabo mediante métodos gráficos y estadísticos. 
 
Finalmente, el análisis de viabilidad del sistema, basado en la información recolectada 
durante el desarrollo del proyecto, permitió determinar la aplicabilidad de la fotocatálisis 
heterogénea a escala real, las implicaciones y requerimientos que tiene este proceso para 
su utilización y la conveniencia de seguir ahondando en su estudio para el caso específico 
de los líquidos fijadores agotados. 
 
 
 
 
 
2 
 
 
OBJETIVOS 
 
 
 
OBJETIVO GENERAL 
 
Evaluar a nivel de laboratorio un sistema de fotocatálisis heterogénea para el tratamiento 
de líquidos fijadores agotados de radiología, fotografía y artes gráficas; subsiguiente al 
proceso de recuperación de la plata por electrólisis. 
 
 
OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
 
Determinar las condiciones óptimas de operación a nivel de laboratorio del reactor 
fotocatalítico en el tratamiento de líquidos fijadores agotados. 
 
Evaluar la influencia de cada una de las variables de seguimiento en el tratamiento de 
líquidos fijadores agotados por fotocatálisis heterogénea. 
 
Determinar la viabilidad técnica y ambiental del tratamiento de líquidos reveladores y 
fijadores agotados, subsiguiente al proceso de recuperación de la plata por electrólisis, 
mediante fotocatálisis heterogénea. 
 
 
3 
 
1. ANTECEDENTES 
 
 
Los Procesos Avanzados de Oxidación (PAO) han tenido un amplio desarrollo durante las 
últimas décadas. Cuanto más avanzan los estudios en el tema, mayor es la evidencia 
científica que demuestra que es posible aplicar estas tecnologías a gran escala como 
alternativas de tratamiento para efluentes líquidos y gaseosos de difícil tratamiento por 
métodos convencionales. 
 
La Fotocatálisis Heterogénea es un PAO fotoquímico que ha sido objeto de investigación 
para numerosos contaminantes de composición compleja en los ámbitos nacional e 
internacional. Sus principios, aplicabilidad, ventajas y desventajas han sido definidos de 
manera global y para su implementación en el tratamiento de sustancias específicas. 
 
A continuación, se presentarán los aspectos más relevantes de la evolución de la 
Fotocatálisis Heterogénea como tecnología de depuración de residuos líquidos. 
Posteriormente, se hará referencia a estudios previos referentes al tema que son de vital 
importancia para la fundamentación teórica y práctica de la presente investigación. 
 
 
1.1 Fotocatálisis heterogénea en la degradación de contaminantes. 
 
Los primeros avances en el campo de la Fotocatálisis Heterogénea tienen su origen en 
1972, cuando Fujishima y Honda1 descubrieron el rompimiento fotoquímico del agua en 
hidrógeno y oxígeno mediante el uso de dióxido de titanio (TiO2). A partir de este 
momento, se llevaron a cabo múltiples trabajos orientados hacia la producción de 
hidrógeno a partir del agua por medio de la mencionada reacción de oxidación-reducción, 
utilizando una gran variedad de semiconductores.2 
 
Unos años después, aparece la primera publicación sobre Fotocatálisis Heterogénea 
como proceso de degradación de contaminantes en fase acuosa y gaseosa (Carey, 
Tosine y Lawrence, 19763). Entre 1976 y 1985 no se vislumbraban aún aplicaciones 
concretas del proceso y fueron escasas las publicaciones realizadas. Sin embargo, en la 
segunda mitad de los años 80, el éxito de los primeros experimentos llevó a la comunidad 
científica a considerar a la Fotocatálisis Heterogénea como un método universal para la 
degradación de contaminantes orgánicos. 
 
Conforme continuaron los estudios en el tema, en la década de los 90 los resultados de la 
experimentación se tornaron confusos y se hicieron evidentes las desventajas que la 
tecnología presenta en su aplicación real, como la lentitud del proceso de degradación 
global y la dificultad de generar grandes cantidades de radicales hidroxilo.4 
 
1
 FUJISHIMA, A., HONDA, K. Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode. En: Nature. 
Vol. 238. 1972; p. 210 – 221. 
2
 AL–RASHEED, Radwan. Water treatment by heterogeneous photocatalysis, an overview. Saline Water 
Conversion Corporation. Arabia Saudita. 2005. 10 p. 
3
 CAREY, J.H., LAWRENCE, J. y TOSINE, H.M. Bull. Environm. Contam. Toxicol. Vol. 16(6). 1976; p. 697 – 
701. 
4
 BLANCO, Julián, et al. Purificación de aguas por fotocatálisis heterogénea: Estado del arte. Cap. 3. Almería, 
2005; p. 52 – 76. 
4 
 
En la actualidad, ya no se cree que la Fotocatálisis Heterogénea sea un proceso universal 
y se reconocen casos concretos en los cuales puede resultar viable y competitiva frente a 
otras alternativas de tratamiento.5 
 
Como referencia para la presente investigación, se han revisado los trabajos que sobre la 
aplicación de tecnologías fotocatalíticas en la degradación y transformación de 
contaminantes se han desarrollado en la Universidad de La Salle, Colombia. Los 
resultados obtenidos para la destrucción de sustancias persistentes y de difícil tratamiento 
sirven como sustento para el desarrollo de este proyecto que, pese a que difiere 
sustancialmente de las investigaciones mencionadas en lo que respecta al residuo a 
tratar; ostenta características similares en cuanto a la metodología de experimentación. 
 
Se ha encontrado que la fotocatálisis con radiación ultravioleta presenta eficiencias entre 
el 90% y el 100% para la remoción de cianuros en concentraciones de 1 a 500 mg/L tanto 
en soluciones sintéticas como en vertimientos industriales (Barrios y Gil, 2005.6); 
superiores al 90% para la degradación de tensoactivos aniónicos en concentraciones 
iguales o inferiores a 500 mg/L (Moncada y Cubillos, 2006.7); hasta de 89% para la 
destrucción del plaguicida Attamix SB (Cáceres y Gómez, 2008.8); y hasta un 94% en la 
remoción de Thiodan (Duarte y Forero, 20089). 
 
Aunque existe información disponible acerca del comportamiento de soluciones 
preparadas en laboratorio con composición similar a la de los efluentes de procesamiento 
de imágenes y se sabe por la bibliografía que es necesaria la adición de oxidantes en la 
remoción de los contaminantes de los líquidos fijadores agotados; no se han determinado 
con claridad los valores óptimos para las variables de control, requeridos para lograr 
eficiencias significativas en el sistema fotocatalítico para el tratamiento de este tipo de 
residuos ni se han llevado a cabo pruebas con efluentes reales en reactores piloto. 
 
Exintaveloni et al.10, desarrollaron una investigación en la cual se estudió la reducción del 
contenido orgánico y la decolorización fotocatalítica de agua residual preparada en 
laboratorio, similar a la proveniente del procesamiento de imágenes, empleando para tal 
fin métodos de fotocatálisis homogénea y heterogénea. En el caso de la fotocatálisis 
heterogénea, se evaluó el efecto del tipo de catalizador a emplear y la adición de 
oxidantes como peróxido de hidrógeno (H2O2) sobre el grado de descomposición del agua 
residual tratada. 
 
 
5
 Ibid., p. 56. 
6
 BARRIOS, Adier Iván. GIL, Juan Álvaro. Evaluación a nivel de laboratorio de un sistema de 
destrucción fotocatalítico de cianuros. Universidad de La Salle; 2005; 142 p. 
7
 MONCADA,Juan Esteban. CUBILLOS, David. Evaluación a nivel de laboratorio de un sistema de 
remoción fotocatalítico de tensoactivos aniónicos. Universidad de La Salle; 2006; 186 p. 
8
 CÁCERES, Carmen. GÓMEZ, Katherine. Determinación del nivel de degradación por 
Fotocatálisis Heterogénea del Plaguicida Attamix SB a nivel de laboratorio. Universidad de La 
Salle; 2008; 180 p. 
9
 DUARTE, Carol Jimena. FORERO, Víctor Fabián. Evaluación de un sistema de oxidación por 
fotocatálisis para la degradación del plaguicida “thiodan 35 ec” (i.a. endosulfan) a nivel de 
laboratorio. Universidad de La Salle; 2008; 179 p. 
10
 EXINTAVELONI, et al. Photocatalytic treatment of photoprocessing effluents. Aristotle University 
of Thesalonikki, Grecia. 2004. 4p. 
5 
 
Partiendo de un residuo sintético, con una Demanda Química de Oxígeno (DQO) de 5000 
mg/L, se experimentó con dióxido de titanio comercial (anatasa), dióxido de titanio tipo 
P25 y peróxido de hidrógeno en distintas cantidades en un tiempo de radiación UV de los 
0 a los 400 minutos; realizándose mediciones de contenido orgánico total (expresado 
como Carbono Orgánico Total) cada 50 minutos. Los ensayos realizados arrojaron como 
resultado que la aplicación de Fotocatálisis Heterogénea empleando luz artificial, dióxido 
de titanio y peróxido de hidrógeno en combinación; conduce a una reducción del 75 a 
80% de la carga orgánica del residuo sintético. De allí y de otros datos relevantes en la 
literatura, se concluyó que el tratamiento fotocatalítico de los residuos de 
fotoprocesamiento puede ser empleado como una herramienta poderosa para la 
reducción del color, el contenido de materia orgánica y la toxicidad de este efluente 
líquido. 
 
Otro estudio relacionado con la investigación, fue desarrollado por Akmehmet et al.11, en 
donde se examina la aplicación de procesos de oxidación fotoquímicos y no fotoquímicos 
en el tratamiento de aguas residuales provenientes de la industria textil, blanqueamiento 
de papel, industria farmacéutica y de fotoprocesamiento. Los efectos de las condiciones 
de reacción en la eficiencia del proceso fueron evaluados en términos de la 
biodegradación de los contaminantes de interés. La muestra a tratarse fue preparada en 
laboratorio mezclando efluentes de blanqueamiento, fijación y estabilización de imágenes, 
con base en la tasa de generación de dichos residuos. Debido a que la DQO inicial de la 
mezcla tenía un valor de 70000 mg/L, se recurrió a una dilución 1 a 10 para aplicar el 
proceso de oxidación avanzada, controlando las condiciones de pH y la adición de 
peróxido de hidrógeno, utilizando dióxido de titanio como catalizador e irradiación de luz 
UV a una longitud de onda de 254 nanómetros. 
 
Los resultados permitieron establecer que es necesaria la presencia de peróxido de 
hidrógeno (en este caso, a una concentración de 1M) para obtener una remoción 
significativa de la DQO de la muestra, incrementándose la remoción en un 54% con base 
en el tratamiento sin la adición de este oxidante. No se observaron cambios significativos 
en la eficiencia de la reacción dentro de un rango de pH de 5 a 9 para el experimento. Se 
determinó igualmente que, no solamente para los vertimientos de fotoprocesamiento sino 
para las demás muestras estudiadas, la mayor remoción de DQO fue lograda empleando 
luz UV a longitud de onda de 254 nanómetros. 
 
Por otro lado, la degradación fotocatalítica de fenoles (presentes en los líquidos fijadores 
agotados) utilizando peróxido de hidrógeno y de dióxido de titanio irradiado con luz UV; 
fue investigada por Akbal y Nun Onar12. Se determinaron los efectos de las 
concentraciones del oxidante y el catalizador, así como las variaciones de pH fueron 
estudiados usando como herramienta el análisis de las constantes de degradación de los 
fenoles. 
 
 
11
AKMEHMET, I. et al. Application of Advanced Oxidation Processes to Different Industrial 
Wastewaters. Journal of Environmental Science and Health. Vol. A 38, No. 8, p. 1587 – 1596. 
Estambul, 2003. 
12
AKBAL F., NUN ONAR, A. Photocatalytic degradation of Phenol. Environmental Monitoring and 
Assessment, Volumen 83, Número 3, Abril de 2003, p. 295 – 302. 
6 
 
Se encontró que la fotodegradación es un método efectivo para remover estos 
compuestos y la desaparición de los mismos obedece a cinéticas de primer orden. La 
cantidad de dióxido de carbono producida durante la degradación corresponde a la 
mineralización completa de los compuestos de interés, razón por la cual la alternativa de 
tratamiento es apta para ser empleada en residuos con contenidos fenólicos. 
 
Con el fin de plantear las alternativas de gestión para los líquidos fijadores y reveladores 
agotados, Pérez y Hernández13 realizaron un estudio mediante visitas de inspección 
técnica a 41 Instituciones que prestan servicios de salud (IPS) en Bogotá. Se observó que 
la generación de los residuos de interés es muy variable, el líquido revelador agotado se 
vierte a la red de alcantarillado y el fijador es almacenado para ser vendido a personas 
que realizan la actividad de recuperación de plata a partir de residuos fotográficos. El 
cálculo de la producción de los líquidos que quedan como residuo del proceso de 
revelado y fijado en las IPS de Bogotá, arrojó un dato correspondiente a 160960,4 
galones al año, cantidad que equivale en peso aproximadamente a 804 toneladas de 
residuos peligrosos que son vertidos a los cuerpos de agua. 
 
El proceso de recuperación se realiza a través de electrólisis por parte de las empresas 
tratadoras. Durante el diagnóstico realizado se identificaron 15 establecimientos donde se 
lleva a cabo esta actividad, a 8 de ellos se les realizó visita de inspección técnica y se 
determinó que son pequeñas empresas que están operando sin tener en cuenta medidas 
de manejo ambiental, algunas de ellas desconocen la peligrosidad del residuo y las 
obligaciones legales establecidas para su transporte, almacenamiento, recuperación y 
disposición final. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13
PÉREZ, María Catalina. HERNÁNDEZ, Edwin. Alternativas de gestión integral de los líquidos 
reveladores y fijadores agotados para el sector de servicios en Bogotá D.C. Universidad de La 
Salle, 2005. 136 p. 
7 
 
2. MARCO TEÓRICO 
 
 
A continuación se presenta la fundamentación teórica que enmarca el estudio en 
laboratorio de la Fotocatálisis Heterogénea como alternativa para el tratamiento de 
líquidos fijadores agotados provenientes de los procesos de radiología, fotografía y artes 
gráficas; después de la recuperación de la plata. 
 
 
2.1 GENERALIDADES 
 
Los líquidos fijadores agotados son considerados, dentro del marco de la legislación 
ambiental colombiana, como residuos de carácter peligroso14. En los apartados siguientes 
se expondrán su proveniencia, características físicas, químicas y toxicológicas; las 
alternativas de tratamiento y se hará un acercamiento a su gestión. 
 
 
2.1.1 Proceso de generación de imágenes. 
 
Aunque algunas condiciones del proceso varían de acuerdo al tipo de imágenes que se 
deseen obtener (radiográficas, fotográficas o microfilms) y de las características finales 
específicas que sean requeridas para las mismas (por ejemplo, ausencia o presencia de 
color), las etapas para su obtención son comunes y se mencionan a continuación. 
 
 Exposición 
 
Un material fotográfico o radiográfico consiste en una hoja o película fabricada a base de 
plástico, papel o vidrio; recubierto por una emulsión compuesta de un material polimérico 
que contiene numerosos cristales de haluros de plata fotosensibles. Los haluros de plata 
utilizados en las emulsiones fotográficas y radiográficas incluyen el bromuro de plata, 
cloruro de plata, yoduro de plata, o mezclas de los anteriores. 
 
 
Figura 1. Estructura de una película fotográfica. 
 
 
 
 
 
 
Fuente: FOTOGRAFÍA Y ARTES VISUALES DE MÉXICO.Información técnica de fotografía. Disponible en la 
red en <URL:http://www.f22mx.com/pages/infotecnica/infotecnica.html.> 
 
 
La exposición de la emulsión a la luz da como resultado la formación de una “imagen 
latente”. La incidencia de la luz sobre las moléculas de haluro de plata (AgX) en la 
 
14
 MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL. Decreto 4741 del 30 de 
diciembre de 2005. Anexo I. 
8 
 
emulsión, ocasiona la oxidación de algunas de ellas en átomos de plata metálica (Ag0). El 
proceso puede representarse de manera simplificada mediante la siguiente ecuación: 
 
 
Ecuación 1. Oxidación de haluros de plata en la formación de imágenes. 
 
AgX + luz → Ag0 
 
Fuente: BOBER, T., VACCO, D., DAGON, T. y FOWLER, H. 2004. 
 
 
La imagen latente es prácticamente invisible para el ojo humano, debido a que está 
compuesta únicamente por una pequeña porción de la cantidad total de haluros de plata 
disponibles en la emulsión. El número de átomos transformados depende principalmente 
de la intensidad de la luz y la duración de la exposición. 
 
 Revelado 
 
Con el fin de representar utilidad alguna, la imagen latente debe ser mejorada o 
amplificada, convirtiendo otras moléculas de haluros de plata en plata elemental, hasta 
que la imagen metálica se haga completamente visible. Lo anterior se realiza de manera 
química mediante un proceso denominado desarrollo o revelado. Como su nombre lo 
indica, la imagen latente es desarrollada sumergiendo la emulsión en una solución 
reveladora, la cual contiene un agente químico reductor de pH usualmente alcalino. 
 
Para producir resultados con la mayor calidad posible y lograr las características 
deseadas en la imagen final desarrollada, es necesario detener la reacción de revelado 
rápidamente por medio de un baño de parada. Éste consiste, generalmente, en ácido 
acético diluido en agua y causa el cese de la acción del agente revelador. En la 
actualidad, el baño de parada es mezclado con frecuencia con la siguiente solución 
empleada en el proceso, el fijador, para formar un baño en el rango de pH entre 4 y 6 que 
combina la detención del revelado con el fijado de la imagen15. 
 
 Fijado 
 
Después de que la imagen latente ha sido revelada y transformada en una imagen de 
plata metálica, el remanente de la emulsión contiene aún haluros de plata no 
desarrollados. Debido a que eventualmente estas sales se convertirán en plata elemental 
si se exponen a la luz o al calor, deben ser removidas de la emulsión. El fijador es una 
sustancia que disuelve selectivamente las moléculas de haluro de plata, dejando así los 
átomos de plata elemental adyacentes intactos. 
 
En la mayoría de los casos está compuesto de tiosulfato, S2O3
-2 (usualmente las sales de 
sodio, potasio o amonio). El fijador disuelve los haluros de plata no utilizados para dar 
formación a un complejo de tiosulfato de plata, Ag(S2O3)2
-3, el cuál es estable y soluble en 
agua.16 
 
15
 BOBER, T., VACCO, D., DAGON, T. y FOWLER, H. Handbook of Industrial and Hazardous Wastes 
Treatment. Cap. 6. Treatment of Photographic Processing Wastes. New York, 2004. p 277. 
16
 Ibid., p. 277. 
9 
 
Figura 2. Representación esquemática del revelado y fijado de imágenes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: FOTOGRAFÍA Y ARTES VISUALES DE MÉXICO. Información técnica de fotografía. Disponible en la 
red en <URL:http://www.f22mx.com/pages/infotecnica/infotecnica.html> 
 
 
La Tabla 1 muestra los componentes del baño fijador y su función en el proceso de 
generación de imágenes: 
 
 
Tabla 1. Composición del baño fijador. 
Componente Producto Químico Función 
Activador Ácido acético Neutralizar el revelador y parar su acción 
Agente fijador Tiosulfato de amonio Eliminar los haluros de plata no revelados en la 
emulsión 
Endurecedor Alumbre de potasio Endurecer y encoger la emulsión 
Preservante Sulfito de sodio Mantener el equilibrio químico 
Tampón Acetato Estabilizar el pH 
Agente secuestrador Ácido bórico/sales Eliminar los iones de aluminio 
Disolvente Agua Disolver los compuestos 
Fuente: BUSHONG, S.C. Manual de radiología para técnicos. Elsevier. España; 2005; 660 p. 
 
 
La proporción en la que los anteriores componentes se encuentran presentes en el líquido 
fijador depende del tipo de proceso para el cuál ha sido fabricado y del fabricante mismo. 
Existen cuatro clases principales de baño fijador: a) El empleado en la generación de 
imágenes radiográficas; b) El empleado en la generación de imágenes fotográficas a 
color; c) El empleado en la generación de imágenes fotográficas en blanco y negro y d) El 
empleado en la generación de microfilms y pre-prensa para el sector de artes gráficas. 
En la Tabla 2 se comparan las composiciones porcentuales de las cuatro clases de 
fijador, provenientes de un mismo fabricante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
Tabla 2. Composición porcentual en peso de cuatro clases de líquido fijador. 
 
 
Componente 
Porcentaje en peso (%) 
Fijador para 
radiografías 
Fijador para 
fotografías B/N 
Fijador para 
fotografías a color 
Fijador 
para 
microfilms 
Agua 50 – 55 70 – 75 - 40 – 50 
Tiosulfato de Amonio 30 – 35 - 10 - 15 40 – 50 
Tiosulfato de sodio - 20 – 25 - - 
Acetato de Sodio - - - 5 - 10 
Bisulfito de Amonio 1 – 5 - - 1 – 5 
Acetato de Amonio - - - 1 – 5 
Bisulfito de Sodio 1 – 5 - 0,1 – 1 1 – 5 
Ácido Acético - 1 – 5 1 – 5 
Sulfito de Amonio - - 0,1 – 1 - 
Sulfito de Sodio - 1 – 5 0,1 – 1 
Sulfato de aluminio y 
potasio 
- 1 – 5 
- - 
Tetraborato de Sodio, 
pentahidrato 
1 - 5 - 
- - 
Fuente: KODAK. Material Safety Data Sheet. Disponible en la red en <URL:http://www.kodak.com> 
 
 
2.1.2 Características de los líquidos fijadores agotados. 
 
La concentración de los contaminantes de interés del líquido fijador agotado varía en la 
medida en que, incluso dentro de un mismo proceso, las cantidades de reactivos químicos 
presentes en el baño que son requeridas para dar lugar a las reacciones descritas con 
anterioridad y la cantidad de haluros de plata removidos no son las mismas. A 
continuación se presentan algunos valores típicos de parámetros relevantes desde el 
punto de vista ambiental en dos clases de fijadores agotados. 
 
 
Tabla 3. Composición típica de líquidos fijadores agotados de fotoprocesamiento. 
 
Parámetro y forma de 
expresión 
Fijador de 
fotoprocesamiento a 
color 
Fijador de 
fotoprocesamiento a 
blanco y negro 
pH (unidades) 6,5 – 9 6,5 – 9 
D.B.O5 (mg/L O2) 5000 – 14000 300 – 5000 
D.Q.O (mg/L O2) 30000 – 36000 2000 – 20000 
Sólidos Suspendidos 
Totales (mg/L) 
10 – 50 <5 – 50 
Tiosulfato (mg/L) 20000 – 25000 1000 – 13000 
Sulfato (mg/L) 3000 - 4000 100 – 300 
Plata (mg/L)* <5 <5 
Fuente: BOBBER, T., et al. Op cit., p. 284. 
 
 
Por otro lado, la Tabla 4 muestra ejemplos de caracterizaciones realizadas para fijadores 
agotados de diferentes proveedores y originados en diferentes procesos de generación de 
imágenes. La comparación entre las Tablas 3 y 4 hace evidente que aunque existen 
características típicas preestablecidas para los líquidos fijadores agotados en lo que 
11 
 
respecta a su composición química, pueden encontrarse variaciones notables que 
obedecen a las condiciones específicas del procesamiento de imágenes, como el grado 
de dilución en que se emplean los insumos químicos, el fabricante y uso particular que se 
dé a los mismos. 
 
 
Tabla 4. Caracterización de líquidos fijadores agotados. 
 
Parámetro y forma de expresión 
Líquido 
Fijador 
Agotado 1 
Líquido 
Fijador 
Agotado 2 
Resolución Secretaría 
Distrital de Ambiente 
1074/2007 
D.B.O5 (mg/L O2) 29750 25650 1000 
D.Q.O (mg/L O2) 207900 72094 2000 
pH (unidades) 4,6 4,5 5 – 9 
Amonio (mg/L) 44800 - 
Cloruros (mg/L) 175000 - 
Fenoles <0,08 4,6 0,2 
Sólidos Suspendidos Totales (mg/L) 8 12 800 
Sulfatos (mg/L) 33270 - - 
Plata(mg/L) 8000 1600 0,5 
Fuente: HERNÁNDEZ, Edwin. PEREZ, María Catalina. Alternativas de Gestión Integral de los Líquidos 
Reveladores y Fijadores Agotados para el sector servicios en Bogotá D.C. Universidad de La Salle, 2005. p. 
105. 
 
 
2.1.2.1 Toxicidad. 
 
La toxicidad de los líquidos fijadores agotados está asociada principalmente a su 
contenido de aniones de azufre como los sulfitos y tiosulfatos. La exposición prolongada a 
estas sustancias puede causar daños en el sistema respiratorio e irritación ocular y su 
ingestión puede ocasionar trastornos gastrointestinales. Los siguientes datos 
corresponden a la información toxicológica de los componentes principales del líquido 
fijador: 
 
 
Tabla 5. Información de Toxicidad Aguda de los principales componentes del líquido fijador. 
Bisulfito de Sodio 
(CAS 7631-90-5) 
Sulfito de Amonio 
(CAS 10196 – 04 – 0) 
Tiosulfato de Amonio 
(CAS 7783 – 18 – 8) 
DL50 Oral en rata: >1600 mg/kg 
DL50 Oral en rata: 2528 mg/kg 
 
DL50 Dérmica en conejillo de 
indias: > 1g/kg 
 
CL50 por Inhalación en rata: 
>2,46 mg/L / 6h 
 
DL50 Oral en rata: 500 – 5000 
mg/kg 
Fuente: KODAK. Material Safety Data Sheet. Disponible en la red en <URL:http://www.kodak.com> 
 
 
Si bien los procesos de uso más extendido para la recuperación del ion plata (electrólisis, 
intercambio iónico y precipitación química) presentan eficiencias que en la mayoría de los 
12 
 
casos superan el 90% de remoción17; el remanente de complejo de tiosulfato, aún siendo 
menos tóxico que la plata, puede liberar por descomposición o transformación cantidades 
significativas de este elemento (de acuerdo a los equilibrios de solubilidad o 
complejación). La Tabla 6 muestra las toxicidades relativas del ion plata y sus compuestos 
más comunes en los líquidos fijadores agotados. 
 
 
Tabla 6. Toxicidades relativas del ion plata y algunos de sus compuestos. 
 
Sustancia 
 
Toxicidad relativa 
Ag
+
 1 
AgCl 0,003 
Ag2S <0,7 x 10
-4 
Ag-tiosulfato (complejo) <0,6 x 10
-4
 
Fuente: BURGUÉS, Joan. Química Fotográfica. Ediciones UPC; 2001; p. 185. 
 
 
Los iones de plata, Ag+, son altamente tóxicos para las bacterias y peces18. En humanos; 
su ingestión, inhalación o absorción dérmica puede causar argiria, una descolorización 
permanente de la piel y las membranas mucosas.19 Los efectos generales de la 
exposición a los líquidos fijadores agotados se presentan en la Figura 3. 
 
 
Figura 3. Efectos a la salud humana de la exposición a líquidos fijadores agotados. 
 
 
 
Fuente: Adaptado por Los Autores de Hojas de Seguridad del Producto, 2009. 
 
En el Anexo A se presentan las hojas de seguridad de los líquidos fijadores agotados 
empleados como muestra durante la presente investigación. 
 
 
17
 KODAK, SERVICIOS MEDIOAMBIENTALES. J-216. El destino y las consecuencias de la plata en el medio 
ambiente. Disponible en la red en <URL:http://wwwmx.kodak.com/eknec/documents/49/0900688a802c2649/J-
216_LAR-ES.pdf.> 
18
 BURGUÉS, Joan. Química Fotográfica. Ediciones UPC; 2001; p. 185. 
19
 FAUST, Rosemary. Toxicity summary for silver. Oak Ridge Reservation Environmental Restoration 
Program. 1992; 10 p. Disponible en la red en <URL:http://cira.ornl.gov/documents/SILVER.pdf> 
Inhalación
•Representa bajo 
peligro si se aplican 
las medidas de 
seguridad.
•Dificultad para 
respirar en 
asmáticos o 
personas 
hipersensibles.
Ojos y Piel
• Irritación ocular.
•El contacto 
prolongado y 
repetitivo con la 
piel puede causar 
irritación.
Ingestión
•Puede causar 
irritación del 
tracto 
gastrointestinal.
•Personas 
hipersensibles 
pueden 
experimentar 
debilidad, 
diarrea, 
alteraciones 
estomacales.
13 
 
2.1.2.2 Peligrosidad 
 
Según el Decreto 4741 de 2005 del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo 
Territorial; norma que establece las obligaciones y responsabilidades de todos los actores 
en la cadena de gestión de residuos peligrosos en Colombia y que además identifica por 
categorías las sustancias y materiales que deben ser considerados tal; los líquidos 
fijadores agotados y sus envases; además de otros residuos provenientes del 
procesamiento de imágenes, se clasifican como residuos peligrosos debido a sus 
características de toxicidad. 
 
 
Tabla 7. Clasificación de los fijadores agotados según Decreto 4741 de 2005. 
Código Identificación 
 
Y16 
Desechos resultantes de la producción, preparación y utilización de productos químicos 
y materiales para fines fotográficos. 
 
 
A4020 
Desechos clínicos y afines; es decir desechos resultantes de prácticas médicas, de 
enfermería, dentales, veterinarias o actividades similares, y desechos generados en 
hospitales u otras instalaciones durante actividades de investigación o el tratamiento de 
pacientes, o proyectos de investigación. 
Fuente: MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRIROTIAL. Decreto 4741. Anexos I y 
II. 2005. 
 
 
 Codificación de Peligro según la NFPA 704 
 
Si bien la codificación 704 de la NFPA no hace parte de la normatividad ambiental 
colombiana, es de amplia utilización en la identificación de los peligros asociados al 
transporte y almacenamiento de sustancias químicas. La Figura 4 corresponde al 
diamante NFPA 704 establecido para los líquidos fijadores; del cual se infiere que una 
corta exposición a estos productos puede causar daños temporales o permanentes a la 
salud humana aunque se dé pronta atención médica. Sin embargo, su inflamabilidad es 
baja (requieren de precalentamiento para ocasionar la ignición) y son estables en 
términos de reactividad20. 
 
 
Figura 4. Diamante NFPA 704 para líquidos fijadores. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Adaptado por Los Autores de Hojas de Seguridad del Producto, 2009. 
 
20
 De acuerdo a interpretación de Diamante NFPA 704, disponible en la red en <URL: 
http://www.suratep.com/cistema/articulos/142/> 
14 
 
Dadas sus principales fuentes de generación (clínicas, hospitales, consultorios de 
odontología, servicios de radiología y clínicas veterinarias), los líquidos fijadores además, 
se encuentran catalogados como Residuos Hospitalarios. De acuerdo a los lineamientos 
de su gestión, los líquidos fijadores agotados de origen hospitalario deben ser 
recolectados y entregados por el generador a un tercero, encargado de su tratamiento y 
disposición final ambientalmente seguros.21. 
 
 
2.1.3 Alternativas de tratamiento. 
 
La alta carga contaminante presente en los líquidos fijadores agotados y otros efluentes 
del procesamiento de imágenes y la consecuente necesidad de minimizar los impactos 
negativos ocasionados por el ingreso de estos residuos al medio ambiente, han suscitado 
un gran interés por la investigación de técnicas que permitan remover, con la mayor 
eficiencia posible y con implicaciones de costos razonables, los compuestos que confieren 
a los líquidos fijadores características de peligrosidad. Algunos de los tratamientos de 
mayor aplicación se mencionan en los siguientes apartados. 
 
 
2.1.3.1 Tecnologías de Oxidación/Reducción. 
 
 Ozonización. 
 
El ozono es particularmente útil para lograr el rompimiento de algunos de los compuestos 
químicos presentes en los líquidos fijadores agotados y su efecto es notable en la 
disminución de la DQO y la DBO del residuo. Adicionalmente, el uso de este oxidante 
ocasiona la degradación de los iones tiosulfato y sulfito hasta convertirlos en productos 
finales inocuos.22 
 
No obstante, la ozonización no muestra oxidaciones significativas del ácido acético y los 
iones acetato presentes en la solución fijadora y su aplicación en el tratamiento de 
efluentes de fotoprocesamiento puede resultar extremadamente costoso23. 
 
 Oxidación/reducción química. 
 
El uso de oxidantes como peróxido de hidrógeno, permanganato, persulfato, perclorato, 
hipoclorito, entre otros; ha sido investigado ampliamente en la degradación de líquidosfijadores agotados y otros efluentes del procesamiento de imágenes. La preocupación 
general en torno al uso de estas sustancias químicas, además de los costos asociados a 
su manejo, es la introducción de otros contaminantes en el residuo (por ejemplo, 
manganeso proveniente del permanganato) o subproductos tóxicos resultantes de 
oxidaciones incompletas. 
 
21
 MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL. Manual de Procedimientos para 
la Gestión Integral de Residuos Hospitalarios y Similares. Adoptado mediante la Resolución 1164 de 2002; 20 
p. 
22
 BOBER, T.W.; DAGON, T.J. Treating photographic processing solutions and chemicals with ozone. J. Water 
Poll. Control Fed. 1975; 47; p. 2114 – 2129. 
23
 FUJI FILM Co., Ltd. Treatment of Waste Photographic Photoprocessing Solutions. Patente Japonesa No. 
JP04244299; Enero 9; 1992. 
15 
 
Los únicos oxidantes que han sido utilizados a escala comercial en el tratamiento de 
efluentes de fotoprocesamiento son el peróxido de hidrógeno y una sal compleja de 
bromo y cloro (bromoclorodimetilhidantoina), ésta última empleada con el fin único de 
destruir el tiosulfato residual de la solución24. 
 
 Electro-oxidación/reducción. 
 
La electro-oxidación consiste en el proceso de oxidar compuestos disueltos en el ánodo 
de una celda electrolítica. Esta tecnología ha sido investigada en general para el 
tratamiento de residuos líquidos con resultados variables, puesto que los compuestos 
tienden a oxidarse en un electrodo y posteriormente reducirse en el otro, suelen 
generarse gases y reacciones alternas indeseables que generan problemas de operación 
para el sistema. Actualmente y como se verá más adelante, el uso más extendido de la 
reducción electrolítica es la recuperación de la plata en fijadores agotados, mientras la 
electro-oxidación no ha tenido otras aplicaciones en el tratamiento de este tipo de 
efluentes.25 
 
2.1.3.2 Métodos de Separación. 
 
 Evaporación. 
 
El objeto de la evaporación es remover el agua de las soluciones de fijado, logrando así 
una reducción entre el 85% y el 90% del volumen original del residuo. Se ha establecido 
que a temperaturas cercanas al punto de ebullición del agua, ciertos componentes como 
el tiosulfato liberan gases nocivos como el dióxido de azufre y el ácido sulfhídrico. Sin 
embargo, el proceso puede ser optimizado manteniendo una temperatura máxima de 
71°C a presión atmosférica para minimizar la formación de estos gases y aún así poder 
separar el agua de la solución26. Otras propuestas apuntan hacia la utilización de 
temperaturas mayores al punto de ebullición del agua y el posterior tratamiento de las 
emisiones generadas; de limitada aplicación debido a los altos costos que esta etapa 
representaría. 
 
 Intercambio iónico. 
 
En el tratamiento de líquidos fijadores agotados y otros efluentes de fotoprocesamiento, 
las resinas catiónicas son utilizadas en la actualidad por grandes laboratorios para 
recuperar el complejo de tiosulfato de plata a partir de soluciones diluidas y remover el 
color de las mismas. 
 
 Sedimentación, decantación y filtración. 
 
Por lo general, los sólidos precipitados de las soluciones fijadoras agotadas están 
conformados por partículas muy finas o tienden a formar suspensiones coloidales y 
gelatinosas. En ambos casos son difíciles de filtrar, razón por la cual el uso de agentes 
 
24
 KREIMAN, R.T. Photo wash water recycling system utilizes ion Exchange technology. J. Imaging 
Technology. 1984. Vol. 10; p. 244 – 246. 
25
 BOBER, T., et al. Op cit., p. 295. 
26
 Ibíd., p. 295. 
16 
 
floculantes, una etapa de sedimentación y la posterior decantación del sobrenadante 
constituyen operaciones preliminares de separación de las fases sólida y líquida del 
residuo que facilitan la filtración. Ésta última puede ser llevada a cabo mediante el uso de 
diferentes tipos de mecanismos, que incluyen filtros de papel u otros materiales y 
membranas de ósmosis inversa, nano y ultrafiltración (alternativas con elevados costos de 
implementación y mantenimiento). 
 
 Centrifugación. 
 
La centrifugación tiene un campo de aplicación limitado en la remoción de la carga 
contaminante de los fijadores agotados. Su mayor utilidad puede darse en procesos de 
recuperación de la plata, aunque los costos que representa son mayores a los asociados 
a procesos de filtración. 
 
2.1.3.3 Recuperación de la plata. 
 
Desde el punto de vista económico y medioambiental, la recuperación de la plata en 
solución a partir de los líquidos fijadores agotados es una opción recomendable, ya que 
por lo general el tratamiento requerido no implica grandes inversiones y el metal 
recuperado es comercializable. Las tres técnicas más utilizadas en todos los 
procedimientos de recuperación de plata son: 
 
 Electrólisis: En este proceso, una corriente directa pasa a través de una solución 
rica en plata entre un electrodo positivo (ánodo) y un electrodo negativo (cátodo). 
Durante la electrólisis, un electrón que proviene normalmente del sulfito del fijador 
agotado, es transferido del cátodo a la plata cargada positivamente, convirtiéndola 
a su estado metálico el cual se adhiere al cátodo. Una vez se ha acumulado en 
éste la cantidad suficiente, la plata es removida. 
 
 
Figura 5. Esquema de celda de electrólisis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: EASTMAN KODAK COMPANY. Servicios para el medio ambiente: Tecnología para la recuperación 
de la plata en las plantas de procesamiento fotográfico. Publicación J220-ESL; 1999; p 1. 
 
 
17 
 
Las reacciones primarias que tiene lugar en el cátodo y en el ánodo son las siguientes: 
 
 
Ecuaciones 2 y 3. Reacciones en la recuperación electrolítica de la plata. 
 
Ag(S2O3)2
-3 + e-  Ag0 + 2 S2O3
-2 
 
SO3
-2 + H2O  SO4
-2 + 2H+ + 2e- 
 
Fuente: COMISIÓN NACIONAL PARA EL MEDIO AMBIENTE REGIÓN METROPOLITANA. Guía para la 
Prevención de la Contaminación Industrial: Laboratorios Fotográficos. Santiago de Chile; 1999; p. 31. 
 
 
La eficiencia de los sistemas de electrólisis depende principalmente del contacto entre el 
electrodo con la solución con contenido de plata. Los equipos comerciales de 
recuperación normalmente se valen de dos mecanismos para maximizar este contacto: a) 
manteniendo el cátodo en movimiento al interior de la solución, lo que se conoce 
comúnmente como celda de cátodo rotario (ver Figura 6) y b) bombeando rápidamente la 
solución sobre el cátodo estacionario, proceso que suele ser menos eficiente que el 
primero pero requiere menos atención. Bajo condiciones óptimas de operación, la 
eficiencia de recuperación electrolítica de la plata puede variar entre el 90% y 99%27. 
 
 
Figura 6. Esquema de un cátodo rotatorio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: COMISIÓN NACIONAL PARA EL MEDIO AMBIENTE REGIÓN METROPOLITANA. Guía para la 
Prevención de la Contaminación Industrial: Laboratorios Fotográficos. Santiago de Chile; 1999; p. 32. 
 
 
 Substitución metálica: Este proceso puede emplearse como un método primario 
para la recuperación de la plata, o bien como una técnica secundaria a la 
electrólisis. Se basa en la oxidación/reducción que tiene lugar cuando una solución 
 
27
 Ibíd., p. 301. 
18 
 
con un contenido significativo de plata entra en contacto con un metal más activo 
en su forma elemental, usualmente hierro (Fe). 
 
 
Ecuación 4. Reacción de sustitución de la plata. 
 
Ag(S2O3)2
-3 + Fe0  2Ag0 + + Fe+2 + 4S2O3
-2 
 
Fuente: EASTMAN KODAK COMPANY, Servicios para el medio ambiente: Tecnología para la recuperación 
de la plata en las plantas de procesamiento fotográfico. Publicación J220-ESL. 1999; p 1. 
 
 
Si el sistema de substitución metálica (compuesto por cartuchos de recuperación 
metálica, MRCs, o cartuchos de recuperación química, CRCs) es operado de manera 
controlada, la concentraciónfinal de plata en el fijador agotado puede ser hasta de 
5mg/L28. 
 
 Precipitación: Mediante el uso de agentes precipitantes, en su mayoría sulfuros 
de metales alcalinos (como el sulfuro de sodio y el sulfuro de potasio), se logra la 
formación de sulfuro de plata que posteriormente se remueve del líquido fijador 
agotado por filtración. Sin embargo, el proceso goza de una aceptación limitada 
debido a que la sobredosificación de reactivos puede ocasionar la generación de 
sulfuro de hidrógeno y a que el sulfuro de plata suele obstruir los medios 
filtrantes.29 
 
 
2.1.3.4 Tratamiento biológico. 
 
Desde finales de la década de 1960 hasta la actualidad, se han llevado a cabo estudios 
para evaluar la biodegradabilidad de los químicos presentes en los efluentes de 
fotoprocesamiento. Los resultados obtenidos indican que estos residuos pueden ser 
tratados biológicamente una vez la plata ha sido removida de la solución. 
 
Sin embargo, aunque la alternativa de tratamiento biológico puede resultar efectiva, la 
operación de los sistemas y el subsecuente manejo de sólidos son operaciones que 
demandan una gran cantidad de tiempo y una labor intensiva. Por esta razón, la opción no 
recomendable para los generadores de este tipo de sustancias a menos que sean de 
gran tamaño y cuenten con el personal y la infraestructura necesaria.30 
 
Los tipos de tratamiento biológico estudiados más ampliamente son los sistemas de lodos 
activados a gran escala y los reactores biológicos de contacto rotatorio. En la Tabla 8 se 
presentan sus características principales. 
 
 
 
28
 COMISIÓN NACIONAL PARA EL MEDIO AMBIENTE REGIÓN METROPOLITANA. Guía para la 
Prevención de la Contaminación Industrial: Laboratorios Fotográficos. Santiago de Chile, 1999; p. 33. 
29
 Ibid., p. 33. 
30
 BOBER, T., et al. Op cit., p. 294. 
 
19 
 
Tabla 8. Tratamiento biológico de efluentes de fotoprocesamiento. 
 
TRATAMIENTO SECUNDARIO (BIOLÓGICO) 
Alternativa Aplicación Características Eficiencia 
Lodos Activados 
Convencionales 
Tratamiento 
conjunto a gran 
escala de aguas 
residuales 
municipales y 
efluentes de 
fotoprocesamiento. 
-Sistema de aireación extendida. 
-Requiere sistema de filtración para 
la remoción de sólidos suspendidos. 
-Alta demanda de tiempo para lograr 
altas eficiencias. 
-Altos costos de operación. 
-No viable económicamente para 
pequeños y medianos generadores 
del residuo. 
 
Remoción semanal 
de entre el 78% y 
91% de la DBO5 
del afluente 
combinado. 
 
Reactor 
Biológico de 
Contacto 
Rotatorio 
 
(RBC) 
 
Medianos 
generadores de 
efluentes de 
fotoprocesamiento. 
-Requiere concentraciones iniciales 
de DBO5 inferiores a 1000mg/L en el 
afluente. 
- Requiere concentraciones iniciales 
inferiores a 8000mg/L de DQO en el 
afluente. 
Remoción de entre 
el 83% y el 94% de 
la DBO5 para 
períodos de 
retención entre 4 y 
24 horas. 
 
Remoción máxima 
de 61% para la 
DQO. 
 
Fuente: Adaptado por Los Autores de BOBER, T., et al. 2004 
 
 
2.1.4 Gestión de líquidos fijadores agotados. 
 
Con el objetivo de identificar las etapas de gestión de los líquidos fijadores agotados una 
vez han sido entregados por el generador a un tercero encargado de su almacenamiento, 
tratamiento y aprovechamiento; se tomaron como referencia las actividades que en este 
campo desempeña la empresa Omnium Multisociedades Ltda., establecimiento con 
licencia ambiental31 y del cual fue obtenida la muestra utilizada durante las fases Pre-
experimental y Experimental del proyecto de investigación. El proceso se describe a 
continuación y se resume en la Figura 7. 
 
 Recolección y Transporte 
 
Se realiza siguiendo rutas preestablecidas que cubren la totalidad de las instalaciones de 
los generadores. La recolección se lleva a cabo en bidones plásticos de 5 galones con 
tapa y subtapa de seguridad para evitar derrames y etiquetados siguiendo las 
disposiciones del Decreto 1609 de 2002 del Ministerio de Transporte, por el cual se 
reglamenta el manejo y transporte terrestre automotor de mercancías peligrosas por 
carretera. De igual manera, los vehículos están identificados siguiendo los lineamientos 
de la norma mencionada. La señalización de las unidades de transporte se muestra en la 
Tabla 9. 
 
 
 
31
 Otorgada por la Secretaría Distrital de Ambiente con Resolución No. 1375 de junio 10 de 2008. 
20 
 
 Almacenamiento 
 
El material recolectado se clasifica y separa según su concentración y procedencia. El 
área de almacenamiento cuenta con las especificaciones técnicas requeridas para 
garantizar el manejo ambientalmente seguro de los residuos en bodega; como 
señalización y demarcación de espacios, ventilación y existencia de estibas y diques 
perimetrales para la contención de derrames. El período de almacenamiento de los 
líquidos fijadores agotados oscila entre los 8 y los 20 días. 
 
 
Tabla 9. Señalización vehicular para el transporte de líquidos fijadores agotados y otros residuos afines. 
 
Característica de 
peligrosidad 
Pictograma Dec. 1609/2002 
 
 
Tóxico 
 
 
 
 
 
Corrosivo 
 
 
 
 
Placa de las Naciones Unidas para unidad de carga y vehículo de 
transporte 
 
 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
21 
 
 
 
Figura 7. Esquema de las etapas de Gestión de los Líquidos Fijadores Agotados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Adaptado por los Autores del Procedimiento de Recolección, Transporte, Almacenamiento, 
Aprovechamiento, Tratamiento y Disposición Final de Líquidos Reveladores, Fijadores y Películas 
Fotográficas. Omnium Multisociedades Ltda. 2009. 
 
 
 
 
 
Gestor Externo 
Generadores 
Disposición Final (Celda de 
seguridad) 
 
Evaporación (Generación de 
Residuo Saturado) 
 
Lavado 
Almacenamiento 
Temporal 
Electrólisis (aprovechamiento 
de sales) 
Película 
RX 
Líquido Revelador 
Agotado 
Líquido Fijador 
Agotado 
Almacenamiento 
Recolección 
Microfilmación y 
Pre-prensa 
Imágenes 
Fotográficas Radiología 
Laboratorios 
Fotográficos 
Artes 
 Gráficas 
Clínicas veterinarias 
IPS 
22 
 
 Aprovechamiento y Tratamiento 
 
Los líquidos fijadores agotados son vertidos en contenedores plásticos de 55 galones que 
hacen las veces de celdas en las cuales, haciendo uso de un electrodo de grafito y otro de 
acero inoxidable, se realiza el proceso de electrólisis para la recuperación de la plata. 
Ésta se lleva a cabo por períodos predeterminados de tiempo de acuerdo a la 
concentración de sales argénticas en el fijador. Los discos que contienen el material 
aprovechado se retiran del contenedor para separar la cascarilla adherida en ellos, la cual 
se almacena para su posterior comercialización. El líquido, una vez aprovechado, es 
almacenado temporalmente en tanques de 1000 L. 
 
Posteriormente, el líquido mezclado se somete a una evaporación de alta eficiencia en 
donde se reduce su volumen inicial entre un 75% a 85%. El residuo saturado resultante se 
almacena y envía a disposición final en celdas de seguridad. Los otros residuos 
peligrosos resultantes (sedimentados, material absorbente contaminado, cartón 
contaminado, plástico contaminado, bidones plásticos deteriorados y acetatos) se envían 
a destrucción por incineración. 
 
 
2.1.5 Evaluación de la tecnología fotocatalítica como alternativa de tratamiento de 
líquidos fijadores agotados. 
 
En los apartados anteriores, se hizo referencia tanto a la complejidad y altos niveles de 
carga contaminante presente en los líquidos fijadores agotados; como a las opciones 
existentes para su tratamiento y disposición final como residuo peligroso. Si bien se 
observó que es posible reducir en un alto porcentaje la DBO5 y en menor medida la DQO 
de estas sustancias con la aplicación de tecnologías de alto costo a mediana y gran 
escala, en las cuales se requiere de varias etapas para lograrque el efluente cumpla con 
los niveles máximos permisibles establecidos en la normatividad; los generadores y 
gestores de este tipo de residuos en el Distrito Capital no cuentan con la infraestructura 
necesaria para implementar de manera eficiente y ambientalmente sostenible este tipo de 
alternativas. 
 
La evaluación en laboratorio de un sistema de fotocatálisis heterogénea para el 
tratamiento de líquidos fijadores agotados después de que han sido sometidos al proceso 
de recuperación de la plata por electrólisis, fue realizada teniendo en cuenta que: 
 
a) Experimentos anteriores han demostrado que soluciones preparadas en 
laboratorio, de composición similar, pueden ser tratadas con éxito mediante 
tecnologías fotooxidativas (Ver Numeral 1, Antecedentes). 
 
b) Aunque se han llevado a cabo investigaciones al respecto, en éstas no se han 
empleado efluentes de fotoprocesamiento reales, no se ha utilizado una unidad 
fotocatalítica piloto que se acerque a las condiciones de un sistema a escala 
industrial y tampoco se han determinado los valores óptimos para las variables de 
control del proceso. 
 
23 
 
c) Es necesario ampliar el estudio sobre las posibilidades de gestión de los líquidos 
fijadores agotados con el fin de establecer una comparación entre las alternativas 
de tratamiento disponibles e identificar la más viable en términos técnicos y 
ambientales, para así ofrecer a los generadores y gestores una base conceptual 
que les permita mejorar sus procesos. 
 
 
2.2 PROCESOS AVANZADOS DE OXIDACIÓN (PAO). 
 
El uso de los Procesos o Tecnologías Avanzadas de Oxidación (PAO, TAO), se ha ido 
acrecentando en los países industrializados como alternativa de depuración de efluentes 
líquidos contaminados por la actividad humana, en aquellos casos en que los tratamientos 
convencionales (biológicos o químicos) son insuficientes para garantizar en el efluente el 
cumplimiento de los estándares máximos de contaminación establecidos por la ley o por 
el uso subsiguiente del mismo. 
 
Los PAO pueden aplicarse a la remediación y detoxificación de aguas especiales, 
generalmente en pequeña o mediana escala.32 Están basados en procesos fisicoquímicos 
capaces de producir cambios profundos en la estructura química de los contaminantes y 
pueden usarse solos o en combinación, siendo posible también su aplicación a la 
remoción de contaminantes del aire y de los suelos y a la inactivación de bacterias y virus. 
El concepto fue establecido por primera vez por Glaze y colaboradores, quienes los 
definieron como procesos que involucran la generación y uso de especies transitorias 
poderosas, principalmente el radical hidroxilo (OH•). Este radical puede ser generado por 
medios fotoquímicos (incluida la luz solar) o por otras formas de energía, y posee alta 
efectividad para la oxidación de materia orgánica.33 
 
Los radicales OH• son extraordinariamente reactivos y atacan la mayoría de las moléculas 
orgánicas con constantes de reacción en el orden de los 106 a 109 M-1 s-1. También se 
caracterizan por presentar una reducida selectividad para la degradación o mineralización 
completa de contaminantes. La versatilidad de los PAO se ve aumentada por el hecho de 
que ofrecen diferentes maneras de generación de radicales OH°, permitiendo de esta 
forma un mejor cumplimiento de los requerimientos específicos del tratamiento.34 Algunos 
PAO como la Fotocatálisis Heterogénea, la Radiólisis y otras técnicas avanzadas, 
recurren además a reductores químicos que permiten transformar contaminantes tóxicos 
poco susceptibles a la oxidación, como iones metálicos o compuestos halogenados35. 
 
 
 
 
 
32
 DOMÉNECH, Xavier. JARDIM, Wilson. LITTER, Marta. Procesos Avanzados de Oxidación para la 
eliminación de contaminantes. Capítulo 11. Plataforma Solar Almería; 2005; , p. 1 – 26. Disponible en la red 
en <URL:http/www.cnea.gov.ar/xxi/ambiental/CYTED/06cap01.pdf> 
33, 
 Ibid., p. 3. 
34
 ANDREOZZI, Roberto. CAPRIO, Vicenzo. INSOLA, Amedeo. MAROTTA, Raffaele. Advanced Oxidation 
Processes for water purification and recovery. En: Catalysis Today. Volumen 53. Parte 1. 1999; p. 51 – 59. 
 
 
24 
 
2.2.1 Clasificación. 
 
Los PAO se clasifican, dependiendo de la presencia o ausencia de radiación luminosa en 
la producción especies reactivas poderosas y en especial de radicales OH•, en 
Fotoquímicos y No Fotoquímicos. La Figura 8 presenta los diferentes procesos que hacen 
parte de estos dos grandes grupos. 
 
 
Figura 8. Clasificación de los PAO. 
 
 
 
Fuente: Adaptado por los Autores de DOMENECH, et al. Procesos Avanzados de Oxidación para la 
eliminación de contaminantes. 2009. 
 
 
2.2.2 Fotocatálisis Heterogénea. 
 
La fotocatálisis heterogénea es un proceso que se basa en la absorción directa o indirecta 
de energía radiante (visible o UV) por un sólido (el fotocatalizador heterogéneo, que 
normalmente es un semiconductor de banda ancha). En la región interfacial entre el sólido 
excitado y la solución tienen lugar las reacciones de destrucción o de remoción de los 
contaminantes, sin que el catalizador sufra cambios químicos.36 
 
Los semiconductores que se emplean en el proceso (como TiO2, ZnO, Fe2O3, CdS y ZnS) 
favorecen las reacciones de oxidación-reducción impulsadas por el efecto de la luz debido 
a su estructura electrónica, la cual se caracteriza por presentar una banda de valencia 
llena y una banda de conducción disponible.37 En los semiconductores, existe una región 
 
36
 DOMÉNECH, Xavier. JARDIM, Wilson. LITTER, Marta., Op. cit., p. 23. 
37
HOFFMAN, M., MARTIN, S., WONYONG, C., BAHNEMANN, D. Environmental Applications of 
Semiconductor Photocatalysis. En: Chemical Reviews. Volumen 95. 1995; p. 69 – 96. 
PAO No Fotoquímicos
Ozonización en medio alcalino
Procesos con Ozono/Peróxido de 
Hidrógeno
Procesos con Reactivo de Fenton
Oxidación electroquímica
Radiólisis Gamma y procesos con 
haces de electrones
Plasma no térmico
Descarga electrohidráulica y 
ultrasonido
Oxidación de agua sub y 
supercrítica
PAO Fotoquímicos
Fotólisis del agua en ultravioleta de 
vacío (UVV)
Tecnología UV/Peróxido de 
hidrógeno
Tecnología UV/Ozono
Tecnología Foto-Fenton
Tecnología de Ferrioxalato y otros 
complejos de Fe (III)
Tencologías UV/Peryodato
Fotocatálisis Homogénea y 
Heterogénea
25 
 
vacía donde no hay niveles de energía disponibles para permitir la recombinación de un 
electrón y un hueco producidos por la fotoactivación del sólido. Esta región vacía, que se 
extiende desde la parte superior de la banda de valencia llena hasta la parte inferior de la 
banda de conducción disponible, se denomina bandgap38. Cuando un fotón cuya energía 
(hν) es igual o superior a la energía del bandgap (EG), ocurre una absorción de este fotón 
y la creación de un par electrón – hueco, que se disocia en un fotoelectrón libre en la 
banda de conducción y un fotohueco en la banda de valencia. Este fenómeno se presenta 
gráficamente en la Figura 9 para una partícula del semiconductor dióxido de titanio. 
 
 
Figura 9. Diagrama de la banda de energía de una partícula esférica de dióxido de titanio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: HERRMAN, Jean-Marie. Heterogeneous photocatalysis: state of the art and present applications. 
Topics in Catalysis, Volumen 34; Mayo de 2005; 18p. 
 
 
De manera simultánea, en presencia de una fase fluida (gas o líquidos), ocurre una 
adsorción espontánea y, dependiendo del potencial redox (o nivel de energía) de cada 
adsorbato, tiene lugar una transferencia de electrones hacia las moléculas aceptoras, 
mientras que un fotohueco positivo es transferido a una molécula donadora (la 
transferencia del hueco corresponde a la cesión de un electrón por parte del donador al 
sólido). El proceso se representa de manera global por medio de las siguientes 
ecuaciones: 
 
Ecuaciones 5 a 7. Mecanismo de la fotocatálisis heterogénea.Ecuación 5. hv + SC → e
- 
+ h
+
 
Ecuación 6. A(ads) + e
-
 → A(ads)
-
 
 Ecuación 7. D(ads) + h
+
 → D(ads)
+ 
 
Fuente: HERRMAN, Jean Marie. 2005. 
 
38
 LINSEBIGLER, A., LU, G., YATES, J. Photocatalysis on TiO2 Surfaces: Principles, Mechanisms, and 
Selected Results. En: Chemical Reviews. Volumen 95. 1995; p. 735 – 758. 
26 
 
Donde: hv es la energía del fotón, SC es el Semiconductor, e- representa al electrón, h+ 
representa al hueco, A(ads) es el adsorbato y D(ads) es la molécula donadora de electrones. 
 
Cada ion formado subsiguientemente reacciona para formar los intermediarios y los 
productos finales. Como consecuencia de las reacciones mostradas anteriormente, la 
excitación fotónica del catalizador constituye el primer paso de la activación de todo el 
sistema de fotocatálisis.39 
 
Los fotocatalizadores más investigados hasta el momento son los óxidos metálicos 
semiconductores de banda ancha y particularmente, el dióxido de titanio (TiO2), el cual 
presenta una elevada estabilidad química que lo hace apto para trabajar en un amplio 
rango de pH, al mismo tiempo que es capaz de producir transiciones electrónicas por 
absorción de luz en el ultravioleta cercano (UV-A)40. 
 
2.2.2.1 Aplicabilidad y limitaciones. 
 
Las siguientes son las condiciones bajo las cuales puede esperarse que un proceso de 
Fotocatálisis Heterogéna sea llevado a cabo con éxito, en términos de la remoción o 
degradación de contaminantes en un efluente: 
 
 
Tabla 10. Aplicabilidad de la Fotocatálisis Heterogénea. 
Condición Descripción 
 
Concentración máxima 
orgánica 
Se obtienen mayores eficiencias si la concentración es baja o media, 
hasta unos pocos cientos de ppm de orgánicos. La fotocatálisis no es 
normalmente una opción conveniente si las concentraciones superan el 
valor de 1 g/L (a menos que se recurra a una etapa previa de dilución). 
Biodegradabilidad de 
contaminantes 
Si los contaminantes no son biodegradables, los procesos fotocatalíticos 
se pueden constituir en una alternativa de mucho valor. 
Presencia de 
contaminantes peligrosos 
en mezclas de complejos 
orgánicos 
La escasa o nula selectividad del proceso, permite que se puedan tratar 
también a los contaminantes no biodegradables que puedan estar 
presentes en una mezcla compleja con otros compuestos orgánicos 
Contaminantes cuyo 
tratamiento convencional 
es difícil 
En los casos en los cuales el tratamiento convencional no garantiza el 
cumplimiento de los estándares exigidos por las autoridades 
ambientales. 
Fuente: Adaptado por los autores de DOMÉNECH, Xavier et al. 2009. 
 
 
A pesar de la utilidad que representan los sistemas de Fotocatálisis Heterogénea en los 
casos particulares expuestos anteriormente, aquellos en los cuales se suministra 
radiación UV (por ejemplo, en los que se emplea con dióxido de titanio como catalizador), 
presentan tres desventajas importantes que Blanco et al. (2005)41 han señalado 
previamente: 
 
 
39
 HERRMAN, Jean-Marie. Heterogeneous photocatalysis: state of the art and present applications. Topics in 
Catalysis, Volumen 34; Mayo de 2005; 18p. 
40
 DOMÉNECH, Xavier. JARDIM, Wilson. LITTER, Marta, Op. cit., p. 23. 
41
 BLANCO, J., MALATO, S., PERAL, J., SÁNCHEZ, B., CARDONA, A. Diseño de reactores para fotocatálisis: 
evaluación comparativa de distintas opciones. Capítulo 11. Plataforma Solar Almería; 2005; p. 243 – 266. 
Disponible en la red en <URL:http/www.cnea.gov.ar/xxi/ambiental/CYTED/17cap11.pdf> 
27 
 
 Ausencia de aprovechamiento de la radiación solar difusa, si se carece de un 
sistema de concentración de la misma. 
 
 Mayor complejidad, que dificulta su comparación con otros sistemas de 
tratamiento por la gran cantidad de variables que influyen en el proceso. 
 
 La dependencia inicial de la velocidad de reacción con respecto a la intensidad de 
la radiación aplicada. Aún cuando esta última aumente progresivamente, en cierto 
punto del proceso la velocidad de reacción empieza a disminuir hasta volverse 
independiente de la radiación. Este comportamiento no ha sido definido aún con 
precisión pero la misma tendencia se ha observado a lo largo de todos los 
estudios realizados sobre el tema. 
 
2.2.2.2 Ventajas 
 
La aplicación de tecnologías fotoquímicas, dentro de las cuales se encuentra la 
Fotocatálisis Heterogénea, como alternativas para el tratamiento de efluentes líquidos 
contaminados presenta las siguientes ventajas: 
 
 
Tabla 11. Ventajas de los procesos fotoquímicos. 
Ventajas de las tecnologías fotoquímicas 
a. En algunos casos, es posible utilizar los procesos fotolíticos directos, sin el agregado de reactivo 
químico. Este proceso es importante para compuestos que reaccionan lentamente con el ion hidroxilo. 
La destrucción de compuestos orgánicos clorados tales como trihalometanos, clorometanos, 
cloroetanos, aromáticos y fenoles mediante del uso de radiación de 254 nm se halla bien 
documentada. 
 
b. Evita el uso de ozono o reduce su proporción, con la consiguiente reducción de costos, riesgos para 
la salud y preocupaciones ambientales. 
 
c. Aumenta la velocidad de reacción en comparación con la misma técnica en ausencia de luz. Esto 
evita el uso de grandes tanques y hace más compactos los sistemas de tratamiento. 
 
d. Evita cambios drásticos en el pH. 
 
e. Aumenta la flexibilidad del sistema ya que permite el uso de una variedad de oxidantes y 
condiciones de operabilidad. 
 
f. Reduce costos operativos debido a un menor consumo de potencia para generar iones hidroxilo. 
Fuente: DOMENECH, et al. Procesos Avanzados de Oxidación para la eliminación de contaminantes. 2009. 
 
2.2.3 Fotocatálisis Heterogénea empleando dióxido de titanio (TiO2) como 
catalizador 
 
En el proceso de fotocatálisis son el rutilo y la anatasa, dos estructuras cristalinas del 
dióxido de titanio (TiO2), los semiconductores de uso más extendido. De estas dos, la 
anatasa es la que presenta mayor actividad fotocatalítica42. Las estructuras del rutilo y la 
anatasa están compuestas por octaedros de (TiO2
6-) y difieren por la distorsión de cada 
 
42
 LINSEBIGLER, A., LU, G., YATES, J., Op. cit., p. 25. 
28 
 
octaedro y por los patrones de ensamble de las cadenas cristalinas. La anatasa está 
formada por octaedros conectados en sus vértices y en el rutilo los bordes están 
conectados. Las Figuras 10 y 11 muestran respectivamente las configuraciones de las 
dos formas alotrópicas y los defectos característicos de su superficie, que las hacen 
promotoras excepcionales del proceso de adsorción. 
 
Aún cuando la anatasa puede transformarse en rutilo, tal reacción no ocurre de manera 
espontánea a temperaturas y presiones ambientales. La entalpía de la transformación 
anatasa → rutilo es baja, puesto que cinéticamente la anatasa es estable. A escala 
macroscópica, esta reacción alcanza una velocidad medible a temperaturas superiores a 
600°C43. 
 
Las diferencias estructurales confieren tanto a la anatasa como al rutilo propiedades 
fisicoquímicas distintas (como la densidad, el área superficial, la disponibilidad de sitios 
activos en la superficie para dar lugar al proceso de adsorción, la energía libre de Gibbs y 
la energía de bandgap, EG) que influyen de manera directa en su desempeño como 
fotocatalizadores. Por esta razón, la determinación de las características particulares del 
catalizador mediante técnicas como el análisis BET (Brunauer, Emmett y Teller) de área 
superficial o Difracción de Rayos X (DRX) para materiales cristalinos; constituye un punto 
de gran relevancia en la evaluación y análisis de la eficiencia de degradación de 
contaminantes en un proceso de Fotocatálisis Heterogénea. 
 
 
 Figura 10. Estructura cristalina de a) anatasa y b) rutilo. Figura 11. Defectos de superficie del TiO2Fuente: CARP, HUISMAN y RELLER. 2004. Fuente: LINSEBIGLER, A., LU, G., YATES, J, 1995. 
 
 
2.2.4 Parámetros operacionales en el proceso fotocatalítico 
 
Algunos de los parámetros más importantes que tienen influencia en el proceso de 
oxidación - reducción fotocatalizado son: 
 
 
43
 CARP, HUISMAN y RELLER. Photoinduced reactivity of titanium dioxide. En: Progress in Solid State 
Chemistry. Volumen 32. 2004; p. 33 – 177. 
29 
 
2.2.4.1 pH 
 
Se sabe que la fotocatálisis es más eficiente, por lo general, en medio ácido (dentro de un 
rango de pH comprendido entre 3 y 5). El pH afecta las propiedades superficiales del 
catalizador y la forma química del compuesto a degradar, lo cual se manifiesta en 
alteraciones de la velocidad de degradación y en la tendencia a la floculación del 
catalizador. El dióxido de titanio es anfótero, con un punto isoeléctrico variable según su 
composición. Por ejemplo, el P25 Degussa (70% anatasa, 30% rutilo) posee un valor de 
punto isoeléctrico alrededor del pH 6.5, mientras que para el dióxido de titanio Sigma o 
Janssen (mayor a 99% anatasa), el valor del punto isoeléctrico es pH ≈ 244. 
 
El punto isoeléctrico determina el pH al cual la carga del catalizador es neutra, condición 
que influirá en la fotocatálisis dado que la misma se trata, en esencia, de un proceso físico 
y químico gobernado por la cinética y comportamiento de las partículas electrónicas de las 
sustancias involucradas. Por lo tanto, el control del pH es de mucha importancia para 
lograr resultados reproducibles y optimizados. 
 
2.2.4.2 Características del catalizador 
 
Para un catalizador, una distribución uniforme del tamaño de partícula, su forma esférica y 
la ausencia de porosidad interna en la misma; representan características ventajosas que 
mejoran su desempeño en el proceso. Normalmente se emplean polvos cuyas partículas 
tienen radios micrométricos45. Se ha observado que en general, el mejor desempeño 
fotocatalítico se presenta en la anatasa, la más activa de las formas alotrópicas naturales 
y sintéticas del dióxido de titanio. Ésta es termodinámicamente menos estable que el 
rutilo, pero su formación a temperaturas más bajas (inferiores a 600°C) le otorga una 
mayor área superficial y una mayor densidad de sitios activos para la adsorción y la 
catálisis. 
 
Adicionalmente, la anatasa tiene una mayor capacidad de fotoadsorción para el oxígeno 
molecular y sus formas ionizadas y en su superficie la rapidez relativa de recombinación 
de pares hueco-electrón es baja. Las partículas de anatasa están formadas por cristales 
que, en general, presentan una amplia variedad de defectos que determinan de manera 
importante su reactividad química. 46 
 
En la actualidad, existe gran controversia acerca de la relación existente entre la tasa de 
degradación de contaminantes y el tamaño de las partículas cristalinas del TiO2. Para 
algunas sustancias, como los ácidos n-carboxílicos y algunos alcoholes; la eficiencia de 
remoción es inversamente proporcional al tamaño cristalino mientras que para otras, 
como el tricloroeteno, es directamente proporcional.47 Con el fin de definir con claridad las 
condiciones referentes al catalizador bajo las cuales se llevan a cabo los procesos de 
Fotocatálisis Heterogénea, es posible recurrir al análisis de parámetros de gran 
importancia como los que se describen a continuación: 
 
 
44
 BLANCO, Julián, et al., Op. cit., p. 26. 
45
 Ibid., p. 250. 
46
 HERRMAN, Jean-Marie, Op. cit., p 26. 
47
 TSAI, Shi – Jane. CHENG, Soofin. Effect of TiO2 crystalline structure in photocatalytic degradation of 
phenolic contaminants. En: Catalysis Today. Volumen 33. 1997; p. 227 – 237. 
30 
 
Área superficial: El área superficial de un material es una propiedad de 
importancia fundamental para el control de velocidad de interacción química entre 
sólidos y gases o líquidos. La magnitud de esta área determina, por ejemplo, cuán 
rápido se quema un sólido, cuán pronto se disuelve un polvo dentro de un 
solvente, cuán satisfactoriamente un catalizador promueve una reacción química, 
o cuán efectivamente un adsorbedor elimina un contaminante. La mayoría de las 
partículas tienen superficies bastante irregulares. Sus áreas pueden ser mucho 
mayores que la de un cubo o esfera regular de dimensiones lineales comparables. 
Estas irregularidades pueden ir desde escala atómica hasta grietas, rendijas o 
poros relativamente grandes.48 
 
El método básico de medición de área superficial (Método BET) implica la 
determinación de la cantidad de un gas inerte, normalmente nitrógeno (N2 como 
adsorbato), requerido para formar una capa con un espesor monomolecular sobre 
la superficie de una muestra a un a temperatura criogénica. El área de la muestra 
se calcula luego utilizando el área conocida (a partir de otras consideraciones) a 
ser ocupada por cada molécula de nitrógeno en esas condiciones.49 
 
Como se mencionó anteriormente, cuanto mayor sea el área superficial del 
catalizador, mayor será su capacidad de adsorción y por lo tanto, mayor será la 
eficiencia de degradación de contaminantes que se puede esperar en un 
tratamiento de Fotocatálisis Heterogénea. Generalmente, el dióxido de titanio 
Degussa P-25 presenta un área superficial de 54m2/g, mientras que el reactivo 
comercial 65m2/g.50 
 
Determinación de composición mineralógica por Difracción de Rayos X 
(DRX): La Difracción de Rayos X está basada en las interferencias ópticas que se 
producen cuando una radiación monocromática atraviesa una rendija de espesor 
comparable a la longitud de onda de la radiación. Los Rayos X tienen longitudes 
de onda de Angstroms, del mismo orden que las distancias interatómicas de los 
componentes de las redes cristalinas. Al ser irradiados sobre la muestra a analizar, 
los Rayos X se difractan con ángulos que dependen de las distancias 
interatómicas. El método analítico del Polvo al Azar o de Debye-Scherrer consiste 
en irradiar con Rayos X sobre una muestra formada por multitud de cristales 
colocados al azar en todas las direcciones posibles. 
 
La difracción de rayos X es un método de alta tecnología no destructivo para el 
análisis de una amplia gama de materiales, incluso fluidos, metales, minerales, 
polímeros, catalizadores, plásticos, productos farmacéuticos, recubrimientos de 
capa fina, cerámica y semiconductora. La aplicación fundamental de la Difracción 
de Rayos X es la identificación cualitativa de la composición mineralógica de una 
muestra cristalina. 
 
 
48
 AVERY, H. Shaw. Advanced physical chemistry calculations. Reverté. 1981. ISBN 8429170294; p. 138. 
49
 Ibid., p. 138. 
50
 RODRÍGUEZ, Vicente. Fotocatálisis en semiconductores nanoestructurados de titanio TiO2 – M; Evaluación 
en la degradación de contaminantes del tipo pesticida y compuestos volátiles en solución. Instituto Mexicano 
del Petróleo. México D.F. 2004. 43 p. 
31 
 
Otras aplicaciones son el análisis cuantitativo de compuestos cristalinos, la 
determinación de tamaños de cristales, la determinación del coeficiente de 
dilatación térmica, así como cálculos sobre la simetría del cristal y en especial la 
asignación de distancias a determinadas familias de planos y la obtención de los 
parámetros de la red.51 
 
La Figura 5 muestra un patrón de difracción obtenido por el método de DRX para 
cuatro tipos distintos de dióxido de titanio. El difractograma se presenta en función 
de la intensidad de la luz incidente y el ángulo de Bragg (2θ) obtenido en cada 
una de las muestras. 
 
 
Figura 12. Patrón de difracción de rayos X para cuatro tipos de TiO2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: ALEMANY, L.J. et al. Morphological and structural characterization of a titanium dioxide system. En: 
Elsevier Science; 2000; 5 p. 
 
 
2.2.4.3 Concentración del catalizadorGeneralmente, la tasa de descomposición de contaminantes se incrementa de manera 
directa con el aumento de la concentración del catalizador; debido a que existe una mayor 
área superficial disponible para que se desarrollen los procesos de adsorción y 
degradación. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que existe un valor óptimo de 
concentración y que por encima de éste la solución se hace más opaca, ocasionando así 
una reducción en la penetración de la luz y por ende una disminución en la tasa de 
descomposición de contaminantes.52 
 
 
 
 
 
51
 MONTREAL, Humberto A. Obtención de (nanocilindros) de TiO2 dirigido por ADN mediante sol-gel. 
Publicación Red de revista del centro de investigación. Instituto de Ingeniería y tecnología U.A.C.J. 2006. 
52
 CARP, HUISMAN y RELLER, Op. cit., p. 28. 
32 
 
2.2.4.4 Temperatura 
 
Los procesos fotocatalíticos son poco dependientes de la temperatura, debido a que las 
reacciones químicas no se alteran de manera apreciable por su variación, incluso en 
ensayos llevados a cabo utilizando radiación solar. Carp y colaboradores (2004), 
relacionan esta débil dependencia de la tasa de degradación de contaminantes con 
respecto a la temperatura con la baja energía de activación requerida (unos pocos kJ/mol) 
comparada con reacciones térmicas normales. Los cambios en la actividad fotoeléctrica 
del TiO2 a temperaturas entre 21 y 75°C son relativamente pequeños.53 
 
2.2.4.5 Longitud de onda 
 
La longitud de onda de la radiación luminosa empleada en los procesos de fotocatálisis 
influye directamente en la velocidad de reacción de acuerdo al espectro de absorción del 
catalizador empleado; umbral que a su vez está estrechamente relacionado con su 
energía de banda, EG. El dióxido de titanio, posee una energía de banda EG = 3.02eV y 
requiere longitudes de onda λ ≤ 400nm, es decir radiación ultravioleta cercana, para lograr 
su fotoexcitación efectiva.54 
 
Adicionalmente, se debe tener en cuenta para la selección de una determinada longitud 
de onda que entre menor sea ésta; menor será la distancia de penetración de los fotones 
dentro de la partícula de TiO2 puesto que éstos son absorbidos por las moléculas del 
semiconductor con más fuerza. Es así como se generan los pares electrón-hueco más 
cerca de la superficie, siendo menor el tiempo empleado para la migración de estos pares 
hasta la superficie de la partícula y, por tanto, menores las posibilidades para que ocurra 
la recombinación de los mismos antes de que se produzca en la superficie de la partícula 
las reacciones con las especies químicas presentes en el agua.55 
 
2.2.4.6 Intensidad de la radiación 
 
Este parámetro está relacionado de forma directa con la recombinación de los pares 
electrón – hueco generados en la interacción del catalizador y el fluido, fenómeno que 
disminuye la eficiencia global del proceso y que se manifiesta en el comportamiento de la 
velocidad de reacción. 
 
 En la Figura 6 se observa que el cambio de un orden parcial de reacción de 1 a 0,5, 
ocasionado por el aumento progresivo de la intensidad de iluminación, significa que la 
recombinación de ebv
- y hbc
+ (pares electrón-hueco) comienza a limitar el 
aprovechamiento de los fotones disponibles, y el cambio a un orden cero indica que el 
sustrato no puede generar más pares aun cuando aumente la intensidad de la radiación. 
Lo anterior muestra que eventualmente, la velocidad de reacción se vuelve independiente 
de la intensidad de la radiación en el reactor. 
 
 
 
53
 Ibid., p. 40. 
54
 HERRMAN, Jean-Marie, Op. cit., p. 26. 
55
 GÓMEZ, L. et al. Fotooxidación de vertidos químicos: Revisión y experiencias de procesos de oxidación 
avanzada. En: Ingeniería Química. Madrid. No. 371; sep. 2000; p. 211-216 
33 
 
 
Figura 13. Dependencia de la velocidad de reacción con la intensidad de iluminación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: BLANCO, et al. 2005. 
 
 
2.2.4.7 Diseño del reactor 
 
Factores como la geometría, la óptica, distribución, tipo de flujo, etc. influyen sobre el 
rendimiento final del proceso de fotocatálisis. Dependiendo del tipo de reacción que se 
vaya a llevar a cabo, los reactores de fotocatálisis pueden ser fotorreactores de lecho fijo 
o fotorreactores de tipo batch con agitación mecánica o magnética. 
 
El diseño de un fotorreactor debe estar orientado hacia la consecución de ciertas 
condiciones óptimas especiales que, como se mencionó con anterioridad, determinan la 
eficiencia del proceso. Se debe garantizar un buen contacto entre los reactivos y el 
catalizador (elevada área superficial del catalizador por unidad de volumen del reactor) y 
una exposición eficiente de este último a la luz disponible. También juegan un papel 
importante la transferencia de masa, la distribución de flujo y la mezcla de los 
componentes. 
 
Para el montaje de unidades de fotocatálisis a escala, se utilizan dos configuraciones 
típicas: 
 
Reactor Plano: El fotorreactor catalítico plano (Figura 14) consiste de: un paralepípedo 
rectangular delgado, limitado por dos planos paralelos hechos de vidrio borosilicato, entre 
los cuales circula el medio reaccionante, dos lámparas tubulares UV de emisión continua 
y dos reflectores parabólicos que alojan las lámparas tubulares. 
 
Reactor Anular: El sistema reaccionante está contenido en un espacio anular cilíndrico 
(Figura 15) que rodea a una lámpara tubular que actúa como fuente de radiación. La 
misma emite en todo su volumen, principalmente en el rango UV y visible.56 
 
56
 Fuente: BRANDI, Rodolfo et al. Modelos de reactores fotocatalíticos planos y anulares aptos para el 
tratamiento de la contaminación ambiental de origen acuático. INTEC (UNL - CONICET). Güemes 3450, 3000 
- Santa Fe, Argentina. 2005. 35 p. 
 
34 
 
 
Figuras 14 y 15. Reactor plano y reactor anular. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: BRANDI, Rodolfo et al. 2007. 
 
 
 Inmovilización del catalizador. 
 
Las reacciones fotoquímicas, como ya se ha expuesto, ocurren en la superficie del 
catalizador. Éste puede estar disperso en el líquido o bien puede ser inmovilizado, 
evitando de esta forma la posterior etapa de recuperación de las finas partículas del 
semiconductor. Sin embargo, la inmovilización presenta ciertos inconvenientes, el más 
importante de ellos es que se disminuye el contacto efectivo entre los fotones 
provenientes de la fuente de iluminación y la superficie. Por esta razón, se debe 
garantizar que el diseño y material del soporte permitan que la radiación incida, en la 
mayor medida posible, sobre las partículas del catalizador. 
 
En la Tabla 12 se presentan algunos de los materiales de soporte de uso más extendido 
en el tratamiento fotocatalítico de efluentes líquidos. 
 
 
Tabla 12. Materiales para soportes de inmovilización del catalizador. 
Material Forma física Características específicas 
Vidrio Paredes del reactor En reactor anular 
Cuarzo 
Fibra óptica -- 
Placas -- 
Sílice 
Arena -- 
Sílica gel -- 
Fibra de Vidrio 
Textiles -- 
Mallas -- 
Celulosa Membranas -- 
Fuente: Adaptado por los autores de POZZO, et al. Supported Titanium Dioxide as photocatalyst in water 
decontamination: State of the art. En: Catalysis Today. Vol. 39. 1997. p. 219 – 231. 
 
 
35 
 
 Parámetros de diseño 
 
Disposición del catalizador: Este parámetro es de gran importancia para hacer un 
aprovechamiento óptimo de la radiación incidente. En lo que respecta a la eficiencia 
energética del proceso, los diseños que sitúan la fuente de energía en el centro del 
reactor de forma coaxial (reactores anulares) son los que presentan los mejores 
resultados. 
 
No obstante, la disposición y soporte del catalizador al interior del reactor es un tema de 
amplia discusión en la actualidad. Se han utilizado materiales como vidrio, materiales 
cerámicos, polímeros y algunos metalespara fijar el catalizador sólido y evitar su 
dispersión en el líquido a tratar57. El uso de un catalizador soportado presenta ventajas 
evidentes, como la facilidad de recuperación y reutilización del mismo una vez finalizado 
el tratamiento. Sin embargo, la elección del material de soporte y la forma del mismo debe 
asegurar que la pérdida de área superficial disponible para la adsorción sea mínima, al 
igual que la pérdida de carga hidráulica para el caso de sistemas a escala real. 
 
Concentración de catalizador/diámetro del reactor: Las investigaciones llevadas a 
cabo demuestran que la longitud del camino óptico (distancia desde la fuente de radiación 
hasta la superficie del catalizador) y la forma en que la luz incide sobre el reactor; 
determinan la concentración de catalizador para el proceso. Si el camino óptico es largo 
(varios centímetros), la concentración de dióxido de titanio deberá ser del orden de los 
cientos de miligramos por litro58. 
 
Tiempo de residencia: Este parámetro hace referencia al tiempo que cada unidad de 
fluido va a estar expuesta a la radiación incidente. Es de especial relevancia para los 
procesos de fotocatálisis en línea (Blanco y colaboradores, 2005.), puesto que el fluido 
estará sometido al tratamiento solamente una vez en un determinado intervalo de tiempo. 
Los sistemas de recirculación tienen un mayor grado de independencia de esta variable 
puesto que el efluente a tratar pasará varias veces por el reactor. 
 
2.2.4.8 Naturaleza y concentración del contaminante 
 
La tasa de degradación de substratos orgánicos exhibe usualmente un comportamiento 
de saturación: las constantes de degradación observadas decrecen con el incremento de 
la concentración inicial del contaminante. Tres factores pueden ser los responsables de 
esta tendencia: 
 
 Los pasos principales del proceso fotocatalítico ocurren en la superficie del 
catalizador. Por lo tanto, la velocidad de reacción se ve favorecida por una alta 
capacidad de adsorción del mismo. Debido a que muchas de las reacciones que 
ocurren siguen la ecuación de Langmuir, a una alta concentración inicial de 
contaminantes todos los sitios catalíticos están ocupados. 
 
 La generación y migración de los pares electrón-hueco y su reacción con 
compuestos orgánicos ocurren en serie. Por lo tanto, cada paso puede convertirse 
 
57
 BLANCO, Julián et al., op. cit. p. 5. 
58
 Ibid., p. 22. 
36 
 
en determinante para la velocidad de reacción del proceso global. A 
concentraciones bajas, la última domina el proceso y por ello, la tasa de 
degradación se incrementa linealmente con la concentración. Sin embargo, a 
concentraciones altas, la primera se convierte en el paso dominante y la tasa de 
degradación se incrementa lentamente con la concentración para una intensidad 
de iluminación dada. 
 
 Los productos intermedios generados durante el proceso fotocatalítico también 
afectan la constante de degradación de sus compuestos originarios. Una 
concentración alta generará una concentración igualmente alta de intermediarios 
adsorbidos, lo cual afectará la tasa global59. 
 
2.2.4.9 Aditivos 
 
Se sabe que algunos aniones inorgánicos como cloruros, sulfatos y fosfatos inhiben el 
proceso; otros, como los nitratos y percloratos, no influyen visiblemente en la velocidad de 
reacción. Cabe resaltar que los agentes oxidantes son indispensables para la degradación 
del contaminante.60 
 
2.2.4.10 Efecto del oxígeno 
 
Los huecos generados en la fotocatálisis producen radicales hidroxilo en la interfase del 
semiconductor con el agua. Por otro lado, los electrones generados requieren una especie 
aceptadora de electrones, evitando de esta forma la recombinación de éstos con los 
huecos. Así, el oxígeno molecular actúa como aceptor de electrones generándose el 
radical superóxido, promotor de más radicales hidroxilos. La presencia de oxígeno es por 
tanto esencial para que se produzca una oxidación efectiva.61 
 
2.2.5 Mediciones químicas para el seguimiento del proceso fotocatalítico 
 
Para un seguimiento eficaz del proceso fotocatalítico se utiliza una amplia variedad de 
mediciones químicas; las más importantes son: 
 
a. Carbono Orgánico Total (COT), Demanda Química de Oxígeno (DQO) y Demanda 
Bioquímica de Oxígeno (DBO): Los valores de estos parámetros están asociados al grado 
de avance de la oxidación de los contaminantes. Dado que eventualmente la mayoría de 
compuestos orgánicos tratados mediante procesos de fotocatálisis llegan a transformarse 
en CO2 (esto sin dejar a un lado la formación de intermediarios), las mediciones directas 
de CO2 son también de gran utilidad pero no representan la remoción total de 
contaminantes, sobre todo para las aplicaciones industriales de la tecnología. 
 
b. Determinación de productos inorgánicos: El seguimiento de proceso de fotocatálisis 
también puede realizarse indirectamente, midiendo el pH, o las concentraciones de iones 
inorgánicos como cloruro, nitrato, nitrito, fosfato, amonio y sulfato, entre otros, que 
 
59
 CARP, HUISMAN y RELLER, Op. cit., p. 28. 
60 BLANCO, Julián et al., Op. cit. p. 3. 
61
 HINCAPÍE PÉREZ, Margarita y SEPÚLVEDA MARÍN, Juan M. La fotocatalisis en el tratamiento de aguas 
contaminadas. En: Revista Ingeniería. Universidad de Medellín. Medellín. No 602; (dic. 2002); p. 83–91. 
37 
 
resultan de la eliminación u oxidación de la estructura química de los contaminantes 
degradados como resultado del proceso oxidativo. 
 
c. Toxicidad: La determinación de la toxicidad provee una prueba clave de la eficiencia de 
un proceso de degradación fotocatalítica, cuyo resultado esperado es la generación de un 
efluente libre de efectos nocivos sobre el ambiente.62 
 
 
2.2.6 Degradación de contaminantes orgánicos 
 
Los contaminantes presentes en un sistema acuoso de Fotocatálisis Heterogénea, una 
vez adsorbidos, pueden reaccionar con los huecos fotogenerados. Sin embargo, son 
capturados normalmente por el agua o por grupos OH- en la superficie del catalizador 
formando radicales hidroxilo. Lo anterior corresponde a un proceso de oxidación – 
reducción, facilitado por las propiedades fuertemente oxidantes de los huecos de la banda 
de valencia y moderadamente reductoras de los electrones en la banda de conducción. 
Las ecuaciones que representan este mecanismo son: 
 
 
Ecuaciones 8 y 9. Oxidación – reducción fotocatalítica. 
 
h
+ 
+ H2O → OH
•
 
 
+ 
 
H
+ 
h
+
 + OH
-
 → OH
• 
 
Fuente: GRELA, María Alejandra, et al. Los Mecanismos de Destrucción de Contaminantes Orgánicos. 
Almería; 2005; p. 103 – 119. 
 
 
Es así como, a través de reacciones de abstracción de hidrógeno o de adición de dobles 
enlaces o a anillos aromáticos, se promueve la oxidación de sustratos mediante la 
formación de radicales libres que reaccionan fácilmente con el oxígeno disuelto, 
fragmentándose hasta alcanzar eventualmente su mineralización completa. De esta 
manera los compuestos orgánicos pueden oxidarse con formación de dióxido de carbono, 
agua y ácidos inorgánicos.63 
 
Al mismo tiempo, los electrones de la banda de conducción reducen al O2 adsorbido para 
formar radical superóxido, de acuerdo a la siguiente ecuación: 
 
 
Ecuación 10. Generación del radical superóxido en procesos fotocatalíticos. 
 
O2 + e
-
 → O2
• 
 
Fuente: GRELA, María Alejandra, et al. 2005. 
 
 
 
62
 DOMÉNECH, Xavier. JARDIM, Wilson. LITTER, Marta., Op. cit., p. 23. 
63
GRELA, María Alejandra, et al. Los Mecanismos de Destrucción de Contaminantes Orgánicos. Almería; 
2005; p. 103 – 119. Disponible en la red en www.cnea.gov.ar/xxi/ambiental/CYTED/11cap05.pdf. 
 
38 
 
El radical superóxido es capaz de formar a su vez radicales hidroxilo y su producción 
disminuye las probabilidades de recombinación de los pares electrón – hueco. 
 
La oxidación de átomos de carbonoy su conversión a CO2 es relativamente sencilla. 
Hasta ahora, la ausencia de mineralización total se ha observado solamente en los casos 
de herbicidas s – triazinas, para los cuales el producto final obtenido es esencialmente 
ácido cianúrico el cual afortunadamente, no es tóxico.64 
 
De acuerdo a las investigaciones; para moléculas cloradas, los iones Cl- son liberados 
fácilmente en la solución, hecho que puede ser de interés en un proceso biodepuración, 
generalmente de baja eficiencia para la remoción de compuestos con átomos de cloro.65 
 
Para el caso de las moléculas orgánicas que contienen nitrógeno, se ha comprobado que 
son mineralizadas a NH4
+ y NO3
-
 en su mayoría. Los iones amonio son relativamente 
estables y su proporción depende principalmente del grado de oxidación inicial del 
nitrógeno y del tiempo de irradiación. De hecho, los iones NH4
+ son fotodegradables a pH 
alcalino puesto que a pH ácido, la superficie del titanio está cargada positivamente y 
repele los cationes66. Por otro lado, los contaminantes orgánicos que contienen átomos de 
azufre se mineralizan transformándose en iones sulfato.67 
 
Los fenoles, en la experimentación, pueden ser degradados en su totalidad y convertidos 
en CO2 con la aparición de intermediarios como la hidroquinona y el catecol68. 
 
 
2.2.7 Remoción de aniones inorgánicos. 
 
Una gran variedad de aniones tóxicos pueden oxidarse hasta formar compuestos 
inofensivos o menos tóxicos por medio de la utilización de la Fotocatálisis heterogénea 
con TiO2. De esta forma, los nitritos son oxidados a nitratos; los sulfuros, sulfitos y 
tiosulfatos son convertidos en sulfatos; mientras el cianuro es transformado en isocianuro, 
nitrato o nitrógeno. Generalmente, el elemento central (S, N, P, C,…) es convertido a su 
estado máximo de oxidación69. A continuación, se presentan algunas reacciones que 
tienen lugar durante en proceso de fotocatálisis, cuando es aplicado a la oxidación de 
compuestos inorgánicos comunes en residuos líquidos: 
 
 
Tabla 13. Descontaminación fotocatalítica de soluciones acuosas con contenido de iones comunes. 
H2S + 2O2 → SO4
-2
 + 2H
+
 
SH
-
 + 2O2 → SO4
-2
 + H
+
 
S
2-
 + 2O2 → SO4
-2 
SO3
2-
 + ½ O2 → SO4
-2 
S2O3
2-
 + 2O2 + H2O → 2SO4
-2
 + 2H
+ 
NO2
-
 + ½ O2 → NO3
-
 
NH4
+
 + ½ O2 + H2O → NO3
-
 + 2H2O + 2H
+ 
H3PO3 + ½ O2 → H3PO4 
CN
-
 + ½ O2 → OCN
- 
(OCN
-
 + H2O →CO3
2-
 + NH4
+
) 
Fuente: HERRMAN, Jean-Marie. 2005. 
 
 
64
 PELIZZETTI, et al. Chemosphere 18; 1989; p. 1437. 
65
 TAHIRI, et al. Photochemistry Journal – Photobiology A: General. Vol 114; 1998; p.219. 
66
 MAILLARD, et al. New Journal of Chemistry. Vol. 16; 1992; p. 821. 
67
 HERRMAN, Jean-Marie, Op. cit., p. 26. 
68
 TAHIRI, et al. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. Vol. 93; 1996; p. 199 – 203. 
69
 HERRMAN, Jean-Marie, Op. cit., p. 26. 
39 
 
2.3 MARCO LEGAL 
 
 
A continuación se listan las normas ambientales colombianas que sirven como base legal 
para el desarrollo e implementación de nuevas tecnologías para la gestión integral de 
residuos peligrosos y por ende, enmarcan y a la vez justifican la realización del presente 
proyecto, por cuanto su objeto responde a la búsqueda de nuevas alternativas para la 
protección del medio ambiente y los recursos naturales. 
 
 
Tabla 14. Normas ambientales colombianas aplicables al proyecto de investigación. 
 
 
NORMA 
 
FECHA 
 
EXPEDIDO POR 
 
DESCRIPCIÓN 
 
 
 
 
 
Decreto-Ley 
2811 
 
 
 
 
 
18/12/1974 
 
 
 
 
El presidente de 
la República de 
Colombia 
 
Por el cual se dicta el Código Nacional de 
Recursos Naturales Renovables de Protección 
al Medio Ambiente. En la parte cuarta, titulo 1, 
en el artículo 32 se dice: Para prevenir 
deterioro ambiental o daño en la salud del 
hombre y de los demás seres vivientes, se 
establecerán requisitos y condiciones para la 
importación, la fabricación, el transporte, el 
almacenamiento, la comercialización, el 
manejo, el empleo o la disposición de 
sustancias y productos tóxicos o peligrosos. 
 
 
 
 
Decreto 1594 
 
 
15/06/1984 
 
 
El presidente de 
la República de 
Colombia 
 
Por el cual se reglamenta parcialmente el 
Título I de la Ley 09 de 1979, así como el 
Capítulo II del Título VI - Parte III - Libro II y el 
Título III de la Parte III Libro I del Decreto 2811 
de 1974 en cuanto a usos del agua y residuos 
líquidos. Y en su artículo 20 se señalan las 
sustancias de interés sanitario. 
 
 
 
 
 
Ley 253 
 
 
 
 
09/01/1996 
 
 
 
 
El Congreso de 
Colombia 
 
Por medio de la cual se aprueba el Convenio 
de Basilea sobre el control de los movimientos 
transfronterizos de los desechos peligrosos y 
su eliminación, hecho en Basilea el 22 de 
marzo de 1989 y señala dentro de sus anexos 
como corrientes de desechos que hay que 
controlar de forma prioritaria los resultantes de 
la producción, preparación y utilización de 
productos químicos y materiales para fines 
fotográficos (Y16). 
 
 
 
 
 
 
40 
 
 
NORMA 
 
FECHA 
 
EXPEDIDO POR 
 
DESCRIPCIÓN 
 
 
Resolución 
1074 
 
 
28/08/1997 
 
 
Secretaria 
Distrital de 
Ambiente 
 
 
Por la cual se establecen estándares 
ambientales en materia de vertimientos. Para 
la ciudad de Bogotá. 
 
 
 
 
 
 
Resolución 
1164 
 
 
 
 
06 /09/2002 
 
 
 
 
Ministerio de 
Ambiente, 
Vivienda y 
Desarrollo 
Territorial 
 
Por la cual se adopta el Manual de 
Procedimientos para la Gestión Integral de los 
residuos hospitalarios y similares. El manual 
menciona que los líquidos reveladores son 
clasificados como residuos peligrosos 
químicos reactivos y deben devolverse al 
proveedor, quien realizará el tratamiento 
fisicoquímico correspondiente para reciclaje 
cuando haya lugar o de lo contrario efectuara 
su disposición final previa obtención de 
permisos, licencias y/o autorizaciones. 
 
Decreto 1609 
 
31/07/2002 
 
Ministerio de 
Transporte 
 
Por el cual se reglamenta el manejo y 
transporte terrestre automotor de mercancías 
peligrosas por carretera. 
 
 
 
 
 
Decreto 1220 
 
 
 
 
 
21/04/2005 
 
 
 
 
Ministerio de 
Ambiente, 
Vivienda y 
Desarrollo 
Territorial 
 
Por el cual se reglamenta el Título VIII de la 
Ley 99 de 1993 sobre Licencias Ambientales. 
En el Artículo 9, numerales 9 y 13 menciona el 
requerimiento de licencia ambiental para los 
proyectos de construcción y operación de 
instalaciones cuyo objeto sea el 
almacenamiento, tratamiento, 
aprovechamiento, recuperación y/o disposición 
final de residuos o desechos peligrosos; y de 
aquellos proyectos cuyo objeto sea el 
almacenamiento de sustancias peligrosas. 
 
 
 
Decreto 4741 
 
 
 
30 /12/2005 
 
Ministerio de 
Ambiente, 
Vivienda y 
Desarrollo 
Territorial 
 
Por el cual se reglamenta parcialmente la 
prevención y el manejo de los residuos o 
desechos peligrosos generados en el marco 
de la gestión integral. 
 
 
 
 
 
Decreto 1362 
 
 
 
 
 
02/08/2007 
 
 
 
Ministerio de 
Ambiente, 
Vivienda y 
Desarrollo 
Territorial 
 
 
Por el cual se establecen los requisitos y 
procedimiento para el Registro de 
Generadores de Desechos o Residuos 
Peligrosos, a que hacen referencia los 
artículos 27° y 28° del Decreto 4741 de 2005, 
dentro de los cuales se incluyen los 
resultantes de la producción, preparación y 
utilización de productos químicos y materiales 
para fines fotográficos (Y16). 
Fuente: Adaptado por los autores de la normatividad ambiental colombiana referenciada, 2009. 
 
 
41 
 
 
3. METODOLOGÍA 
 
 
El desarrollo del presente estudio está dividido en cuatro fases principales. La primera de 
ellas, de Selección de las variables de estudio y mediciones químicas de seguimiento, 
comprende la revisión de información acerca de los parámetros que influyen en el proceso 
de fotocatálisis heterogénea, las características del residuo a tratar y los resultados de 
análisis anteriores que posibilitaronla delimitación de la investigación por medio del 
control de las variables seleccionadas dentro de rangos de trabajo predeterminados. 
 
En la segunda fase, de Pre – experimentación, se realizó la evaluación y ajuste de las 
condiciones físicas del reactor piloto de Fotocatálisis del Laboratorio de Ingeniería 
Ambiental y Sanitaria de la Universidad de La Salle, se determinaron las características 
físicas del catalizador consideradas como prioritarias y de mayor importancia en la 
eficiencia del tratamiento en un laboratorio externo; se llevó a cabo la caracterización 
inicial del líquido fijador agotado y con base en sus resultados se definieron, de manera 
teórica y práctica, las dosis de oxidante a ser empleadas en cada uno de los ensayos y el 
grado de dilución al que la muestra debió ser llevada para posibilitar su tratamiento en el 
reactor piloto fotocatalítico. 
 
Durante la fase Experimental, se modificaron los valores de las variables experimentales 
de acuerdo al diseño metodológico que se expondrá a continuación y se hizo seguimiento 
en laboratorio del sistema mediante las mediciones químicas de control previamente 
seleccionadas. Lo anterior para finalmente lograr, mediante el Análisis de Resultados, el 
establecimiento de las condiciones óptimas de funcionamiento del reactor piloto y la 
determinación de la viabilidad técnica y ambiental su aplicación. La Figura 16 muestra un 
esquema general de la metodología empleada en el proyecto de investigación. 
 
 
3.1 SELECCIÓN DE LAS VARIABLES DE ESTUDIO Y MEDICIONES QUÍMICAS DE 
SEGUIMIENTO. 
 
Las variables de experimentación y los rangos de trabajo escogidos, al igual que las 
mediciones químicas de seguimiento del sistema se describen a continuación. 
 
3.1.2 Tipo y concentración de catalizador. 
 
El catalizador seleccionado para desarrollar los experimentos en el reactor piloto de 
fotocatálisis es el dióxido de titanio (TiO2) comercial de tipo anatasa, puesto que de las 
sustancias que han sido probadas como semiconductores en procesos fotoquímicos 
(ZnO, CeO2, ZrO2, SnO2, SbrO4, CdS, ZnS, etc.), es éste el que ha mostrado mejor 
desempeño. Adicionalmente, la anatasa es la forma alotrópica más activa entre las otras 
disponibles, bien sea en forma natural o artificial.70 
 
 
70
Ibid., p. 5. 
42 
 
 
 
Figura 16. Esquema general de la metodología de la investigación. Fuente: Los Autores, 2009. 
 
II. PRE - EXPERIMENTACIÓN 
Tipo y concentración de Catalizador 
Tiempo de Reacción 
I. SELECCIÓN DE VARIABLES DE 
ESTUDIO Y MEDICIONES 
QUÍMICAS DE CONTROL 
Pruebas Preliminares Dimensionamiento y optimizaciones 
del reactor piloto 
 
Caracterización del 
catalizador 
Análisis DRX 
Caracterización inicial de la muestra de líquido fijador agotado 
Determinación de dosis de oxidante a emplear (estequiometria) 
Determinación de dilución de la muestra 
 
III. EXPERIMENTACIÓN 
Arranque, modificación de variables de estudio y seguimiento del 
sistema piloto de fotocatálisis. 
Parámetros de seguimiento en 
laboratorio 
 
IV. RESULTADOS Y ANÁLISIS 
Comparación de datos y determinación de condiciones óptimas de 
funcionamiento 
Determinación de viabilidad técnica y ambiental del sistema 
 
F
A
S
E
S
 D
E
 L
A
 I
N
V
E
S
T
IG
A
C
IÓ
N
 
43 
 
Sin embargo, al tratarse de un producto químico comercial y no de grado analítico, existe 
una gran posibilidad de que su composición varíe de un lote de fabricación a otro. Es por 
esto que en la fase de Pre-experimentación se caracterizó el catalizador a emplear 
mediante un análisis de Difracción de Rayos X realizado en el Instituto Geográfico Agustin 
Codazzi, con el objetivo de determinar la proporción y clase de estructuras cristalinas 
presentes en el mismo. Así, se delimitaron aún más las condiciones operacionales bajo 
las cuales se lograron los resultados de remoción de los contaminantes de interés. 
 
El rango de trabajo para la dosis de catalizador seleccionado está determinado por la 
cantidad máxima de TiO2 en la que todas las partículas, es decir toda la superficie 
expuesta, están completamente iluminadas. De acuerdo a Blanco y colaboradores 
(2005)71, para Fotorreactores anulares con un camino óptico de varios centímetros (como 
el empleado en la presente investigación), la dosis de TiO2 debe ser del orden de los 
cientos de miligramos por litro. Teniendo en cuenta lo anterior durante la investigación 
propuesta se utilizó como semiconductor Dióxido de Titanio (anatasa) en concentraciones 
de 100, 250 y 500 mg/L. 
 
 
3.1.3 Dosis de oxidante. 
 
Se sabe que para lograr la degradación por fotocatálisis de efluentes de 
fotoprocesamiento y residuos similares como los provenientes de la industria textil, es 
indispensable el uso de un oxidante72; que en este caso será peróxido de hidrógeno al 
30%. Exintaveloni et al., obtuvieron los mejores resultados de destrucción de la carga 
orgánica en residuos líquidos de fotografía empleando una dosis de 0,7 mL/L de H2O2. 
Por otro lado, en las investigaciones de fotocatálisis realizadas en la Universidad de La 
Salle se observaron en todos los casos dosis óptimas de peróxido entre 1 mL/L y 10 
mL/L. 
 
Sin embargo, debido a la compleja composición de los líquidos fijadores agotados y la 
necesidad de conocer de manera anticipada las características fisicoquímicas de la 
muestra a tratar, se decidió realizar una pre-experimentación en laboratorio tomando 
como referencia la estequiometria de la reacción de oxidación simple, es decir, la cantidad 
teórica de peróxido de hidrógeno necesaria para oxidar las sustancias de interés de los 
fijadores agotados; para fijar el rango de experimentación de la variable. 
 
Este rango fue seleccionado teniendo en cuenta: a) Los antecedentes de las 
investigaciones previas sobre degradación fotocatalítica de residuos líquidos de difícil 
tratamiento convencional llevadas a cabo en la Universidad de La Salle; b) La 
caracterización inicial de la muestra; c) La dosis estequiométrica para lograr la oxidación 
del ion tiosulfato predominante en la muestra; teniendo en cuenta únicamente el efecto del 
peróxido de hidrógeno (ver Numeral 3.2.4); y d) La necesidad de emplear dosis de 
oxidante reproducibles en un sistema de tratamiento fotocatalítico a escala industrial. 
Considerando este último punto, que la dosis estequiométrica calculada fue de 23 mL/L 
de H2O2 y que realmente se requeriría de una cantidad menor puesto que en el 
 
71
 BLANCO, Julián et al., Op. cit. p. 5. 
72
 AKMEHMET, I. et at. Application of Advanced Oxidation Processes to Different Industrial Wastewaters. 
Journal of Environmental Science and Health. Estambul, 2003. Vol. A 38, No. 8, p. 1587 – 1596. 
44 
 
tratamiento la muestra es sometida a un Proceso de Oxidación Avanzada; el rango de 
trabajo para la determinación de la dosis óptima de peróxido para la unidad piloto de 
fotocatálisis fue de 2.5 a 12.5 mL/L. 
 
Durante la fase Experimentación, se tomaron cinco (5) dosis distintas dentro de este 
rango: 2.5, 5.0, 7.5, 10.0 y 12.5 mL/L. Las anteriores fueron probadas con cada una de las 
tres concentraciones de catalizador propuestas; con el fin de encontrar cuál es la 
combinación de peróxido-catalizador que garantiza la oxidación más eficiente del residuo. 
 
 
3.1.4 Tiempo de retención. 
 
Esta variable de operación fue controlada en los ensayos de laboratorio con el fin de 
observar la eficiencia de remoción de la carga contaminante en el sistema fotocatalítico, 
en función del tiempo de contacto del residuo con la radiación ultravioleta, las diferentes 
concentraciones de catalizador y dosis de peróxido de hidrógeno aplicadas. De acuerdo a 
análisis previos realizados en el campo de la Fotocatálisis Heterogénea con dióxido de 
titanio como semiconductor, un período de 120 minutos garantiza la oxidación completa 
de los compuestos fenólicos (presentes en pequeñascantidades en el líquido fijador 
agotado a tratar) para formar CO2 y evita la presencia en el efluente de subproductos no 
deseados y peligrosos como la hidroquinona.73 
 
De acuerdo con Exintaveloni et al., en el tratamiento de efluentes de fotoprocesamiento 
sintetizados en laboratorio, al cabo de 50 minutos de reacción al interior de un sistema de 
Fotocatálisis Heterogénea, es notorio en el residuo el efecto de degradación de materia 
orgánica. 
 
Sin embargo, el criterio más importante para la escogencia del tiempo máximo de 
reacción es que a escala industrial, un tratamiento fotocatalítico que supere las dos horas 
por cochada representa costos elevados que lo hacen de baja viabilidad para su 
implementación.74 
 
Con base en los argumentos anteriores, el tiempo máximo de reacción escogido fue de 
120 minutos por cada cochada de residuo sometido a tratamiento. 
 
 
3.1.5 Mediciones químicas de seguimiento. 
 
La evaluación de la eficiencia del sistema fotocatalítico piloto en el tratamiento de líquidos 
fijadores agotados después de la recuperación de la plata se realizó por medio de la 
determinación de la Demanda Química de Oxígeno (DQO) antes y después del proceso, 
puesto que el cambio en la magnitud de este parámetro genera una estimación de la 
susceptibilidad a la oxidación química de los compuestos orgánicos e inorgánicos 
presentes en la muestra a lo largo del tiempo de reacción. Cuanto mayor sea el valor de 
 
73
 TAHIRI, et al. Application of concept of relative photonic efficiencies and surface characterization of a new 
titania photocatalyst designed for environmental remediation. Journal of Photochemistry and Photobiology A: 
Chemistry. Vol. 93. 1996. Pág. 199 – 203 
74
 CUBILLOS, David. MONCADA, Juan Esteban. Evaluación a nivel de laboratorio de un sistema de remoción 
fotocatalítico de tensoactivos aniónicos. Universidad de La Salle, 2006. 
45 
 
la DQO, mayor será la concentración de componentes en la muestra que pueden ser 
oxidados mediante la fotocatálisis heterogénea. 
 
De las mediciones recomendadas para hacer seguimiento a los tratamientos 
fotocatalíticos75 (Carbono Orgánico Total, Demanda Bioquímica de Oxígeno y Demanda 
Química de Oxígeno), la DQO se consideró en esta investigación como la más 
conveniente en términos de la trazabilidad y el tamaño de las muestras a tomar, la 
optimización del tiempo disponible para realizar los análisis, el presupuesto del proyecto y 
la disponibilidad de insumos químicos y equipos en el Laboratorio de Ingeniería Ambiental 
y Sanitaria de la Universidad de La Salle. 
 
Aunque se sabe que la DQO no es un parámetro de seguimiento idóneo para determinar 
la degradación de compuestos específicos, es útil para analizar el comportamiento global 
de la muestra (de carácter predominantemente inorgánico) una vez ha sido sometida al 
tratamiento fotocatalítico puesto que incluye los compuestos biodegradables y no 
biodegradables76, ambos oxidables mediante la fotocatálisis heterogénea. 
 
Adicionalmente, se seleccionaron el pH y la Temperatura como parámetros de 
seguimiento complementarios para la unidad piloto, sabiendo que ambos pueden variar 
dependiendo de las reacciones químicas que tengan lugar durante el tratamiento. Las 
determinaciones de pH, temperatura y DQO de la muestra fueron realizadas a los 50 
minutos (tiempo mínimo en el que, de acuerdo con la literatura, se observa una oxidación 
significativa de los contaminantes presentes en efluentes de fotografía sintéticos), a los 85 
minutos (valor intermedio) y a los 120 minutos (tiempo máximo de operación del reactor 
piloto). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
75
 BLANCO, Julián et al., Op. cit. p. 5. 
76
 MARA, Duncan. HORAN, Nigel. Handbook of water and wastewater microbiology; 2003; 350 p. Disponible 
en la red en <:http://books.google.com.co/books?id=T6biHTO4E3kC&pg=PA162&dq> 
46 
 
3.2 PRE - EXPERIMENTACIÓN 
 
3.2.1 Pruebas Preliminares. 
 
Para garantizar el funcionamiento hidráulico seguro del reactor piloto durante la fase de 
experimentación del proyecto, se llevó a cabo una prueba preliminar cuyo objetivo 
principal fue la detección de fallas y escapes en el sistema y la subsecuente 
implementación de reparaciones y mejoras tanto para los componentes hidráulicos del 
mismo (tuberías, bombas, tanques y accesorios) como para los componentes eléctricos 
(conexiones, cableado y lámpara UV), utilizando agua potable como fluido de trabajo. 
 
 
Figuras 17 y 18. Revisión de componentes y montaje definitivo de la unidad piloto de Fotocatálisis 
Heterogénea. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
Una vez ajustado el reactor piloto y completado el montaje experimental definitivo, se 
realizaron cálculos de carácter hidráulico como las pérdidas del sistema y el tipo de flujo 
que se desarrolla en su interior (partiendo de la medición de caudales de trabajo de las 
bombas utilizadas y caudal de salida del sistema y del dimensionamiento de la unidad). La 
Figura 19 muestra el procedimiento de las pruebas preliminares. En el Anexo B se 
presentan las memorias de cálculo producto de esta etapa de la investigación. 
Igualmente, en el apartado Condiciones Experimentales (ver Numeral 3.3.1) se 
especifican cada uno de los materiales, componentes y características del mismo. 
 
De los análisis hidráulicos llevados a cabo, se determinó que las pérdidas por fricción y la 
presencia de accesorios de la unidad piloto de fotocatálisis son de 2,72 x 10-2 metros, con 
lo que se garantiza que la altura de las bombas utilizadas es suficiente para lograr la 
recirculación de la muestra durante las corridas, aún cuando éstas sean operadas al 50% 
de su caudal máximo. Por otro lado, se comprobó que debido a la configuración interna 
del reactor, el movimiento del líquido fijador agotado en el interior del mismo está dentro 
del rango del Número de Reynolds para el flujo laminar dentro del reactor anular. 
 
47 
 
 
Figura 19. Procedimiento para la realización de pruebas preliminares. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
3.2.2 Caracterización Inicial. 
 
Conforme se ha avanzado en la descripción del diseño metodológico del presente 
proyecto, se ha hecho énfasis reiterado en la importancia de la caracterización inicial del 
residuo problema como herramienta fundamental para la orientación del procedimiento 
pre-experimental y experimental. Mediante los resultados obtenidos, se seleccionaron la 
dilución de la muestra requerida para la operación de la unidad piloto de fotocatálisis y el 
rango de trabajo para las dosis de peróxido de hidrógeno a adicionar al sistema. 
Adicionalmente, se obtuvo información relevante sobre la presencia de compuestos 
químicos que pueden influir en el tratamiento. 
 
3.2.2.1 Toma y Preservación de la muestra. 
 
Como se mencionó anteriormente, la muestra de líquido fijador agotado se obtuvo de la 
empresa gestora Omnium Multisociedades Ltda; uno de los cuatro establecimientos 
autorizados por la Secretaría Distrital de Ambiente en Bogotá para llevar a cabo la 
actividad de recolección, transporte, almacenamiento, aprovechamiento y tratamiento de 
INICIO 
Inspección visual 
preliminar 
¿Detección 
de fallas? 
Montaje del sistema 
Reparaciones 
hidráulicas y 
eléctricas 
Alimentación de agua 
al sistema 
¿Detección de 
fugas 
externas? 
Reparaciones 
hidráulicas 
Dimensionamiento de los componentes 
Parada del 
sistema 
Reinicio del 
sistema 
Extracción de agua 
del sistema 
¿Detección de 
fugas 
internas? 
Reparaciones 
hidráulicas 
Selección de 
caudales de trabajo 
de bombas 
Medición volumétrica 
caudal de salida 
FIN 
SI 
SI 
SI 
NO 
NO 
NO 
5 min 
5 min 
48 
 
dicho residuo. Dentro de los 380 clientes de la empresa se cuentan clínicas, hospitales, 
odontologías, veterinarias, empresas deartes gráficas y laboratorios fotográficos en la 
ciudad de Bogotá. 
 
El procedimiento de toma, transporte y preservación de la muestra se adhirió a las 
recomendaciones de la Guía para Toma y Preservación de Muestras del IDEAM77 y a las 
condiciones técnicas para el manejo y transporte seguro de sustancias químicas 
peligrosas a las que se hace referencia en el Decreto 1609 de 2002 del Ministerio de 
Transporte. La Tabla 15 presenta las características del muestreo. 
 
 
Tabla 15. Condiciones de muestreo. 
 
Método de muestreo Manual 
Tipo de Muestra Compuesta 
Cantidad 5 galones 
Recipiente de almacenamiento Bidón plástico con tapa y subtapa 
Transporte Vehículo de carga autorizado para el transporte de 
sustancias químicas peligrosas. 
Preservación Refrigeración a 4°C 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
Con el fin de evaluar a nivel de laboratorio la eficiencia y viabilidad de la fotocatálisis 
heterogénea para una muestra que representara las condiciones en las que el líquido 
fijador agotado es tratado en la empresa donadora; se realizó la composición de la misma 
con base en el porcentaje de recepción y gestión del residuo en el establecimiento para 
los diferentes generadores: servicios de radiología y laboratorios fotográficos. A 
continuación se presenta la distribución porcentual por sector de los líquidos fijadores 
agotados que son recibidos y tratados en Omnium Multisociedades Ltda. y por ende; la 
composición de la muestra recolectada: 
 
 
Tabla 16. Composición porcentual de la muestra recolectada. 
Sector 
generador 
Proceso Porcentaje 
 
Servicios de 
salud 
Generación de imágenes diagnósticas en IPS 
 
95% 
Generación de imágenes diagnósticas en servicios de odontología 
Generación de imágenes diagnósticas en clínicas veterinarias 
Fotografía Generación de imágenes fotográficas 5% 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
 
 
 
 
 
 
77
 INSTITUTO DE HIDROLOGÍA, METEOROLOGÍA Y ESTUDIOS AMBIENTALES; IDEAM. Guía para la 
Toma y Preservación de Muestras; 2003; 20 p. 
49 
 
 
Figura 20. Composición de la muestra. 
 
 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
3.2.2.2 Resultados. 
 
En la Tabla 17 se muestran los resultados obtenidos en la caracterización inicial. Cabe 
resaltar que todos los análisis listados a continuación se llevaron a cabo por duplicado y 
fueron realizados por los ejecutores de la investigación en las instalaciones del 
Laboratorio de Ingeniería Ambiental y Sanitaria de la Universidad de La Salle: 
 
 
 
Tabla 17. Caracterización inicial de la muestra. 
 
Parámetro Método 
Expresado 
como Resultado 
Amonio Fotométrico mg/L < 0,01 
DBO 5 SM 5210 – B y OXITOP mg/L 11700 
DQO Fotométrico mg/L 64431 
pH SM 4500 H
+
 - B Unidades 4,77 
Plata (Ag) SM 3500 Ag – B mg/L 24,6 
Sulfatos Fotométrico mg/L 5000 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Solución 
Fijadora IPS 
95% en 
Volumen
Solución 
Fijadora 
Fotográfica 5% 
en Volumen
Solución 
Fijadora 
Compuesta 
50 
 
Las curvas de calibración para la determinación de plata se presentan en el Anexo C. 
 
 
 
 
Figura 21. Líquido fijador agotado. Figura 22. Determinación de Plata por absorción atómica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fuente: Los Autores, 2009. Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
3.2.3 Selección de la dilución. 
 
Con base en el análisis de los resultados de la caracterización inicial y en los 
antecedentes teóricos, en los cuales se establece que a) se han logrado eficiencias de 
remoción significativas para Carbono Orgánico Total y Demanda Química de Oxígeno en 
efluentes de fotoprocesamiento sintetizados en laboratorio, partiendo de un residuo con 
COT = 1500 mg/L y DQO = 5000 mg/L78 y b) las altas concentraciones de sulfato (SO4
-2) 
pueden dar como resultado una inhibición parcial de las reacciones fotoquímicas en el 
proceso79 (se determinó que para el líquido fijador agotado a tratar esta concentración es 
de 5000 mg/L); se decidió emplear para los ensayos piloto una dilución de la muestra que, 
en primer lugar, permitiese obtener eficiencias de remoción significativas en el tiempo 
máximo de retención por cochada y que además, minimizara las interferencias que se 
pudieran presentar por la presencia del ion sulfato, tanto en el tratamiento propiamente 
dicho como en las mediciones químicas de seguimiento. 
 
Por otro lado, la dilución previa de la muestra se consideró de especial importancia como 
medida de control para evitar la posible liberación de altas concentraciones de 
subproductos nocivos durante la realización de las pruebas, tales como ácido sulfhídrico 
(H2S) y en menor proporción, compuestos fenólicos. 
 
El procedimiento para la selección de la dilución se resume en el siguiente diagrama: 
 
78
 EXINTAVELONI, E. et al. Photocatalytic treatment of photoprocessing effluents. Aristotle University of 
Thesalonikki, Grecia; 2004; 4p. 
79
 HERRMAN, Jean-Marie. Heterogeneous photocatalysis: state of the art and present applications. Topics in 
Catalysis, Volumen 34; Mayo de 2005; 18p. 
51 
 
Figura 23. Procedimiento para selección de la dilución de la muestra. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
Las diluciones 1:10 y 1:20 fueron escogidas para ser puestas a prueba debido a que 
ambas garantizan una DQO cercana a la sugerida por las investigaciones mencionadas 
para tratar efluentes de fotoprocesamiento. 
 
Tanto la dilución 1:10 como la dilución al 1:20, fueron preparadas en laboratorio haciendo 
uso de instrumentos volumétricos previamente lavados (balones aforados de vidrio). Se 
utilizaron de 7 litros de muestra diluida por cochada, necesarios para garantizar la 
recirculación de 6 litros de muestra en el reactor y conservar 1 litro en el tanque de 
alimentación principal (ver Numeral 3.3.1, Condiciones de experimentación.), para el buen 
funcionamiento del sistema. Para la realización de los 2 ensayos en el reactor 
fotocatalítico se escogió una dosis de TiO2 de 500 mg/L y la dosificación de oxidante fue 
de 10 mL/L. El pH y la temperatura fueron medidos a los 50, 85 y 120 minutos con el fin 
de observar el comportamiento de estos dos parámetros durante el tiempo de operación 
de la unidad. Por otro lado, la DQO se determinó una vez finalizadas las pruebas para 
hallar la eficiencia del tratamiento en cada una de las dos diluciones, la cual se calculó 
como sigue: 
 
 
Ecuación 11. Cálculo de la eficiencia de remoción. Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 % =
𝐷𝑄𝑂𝑖 − 𝐷𝑄𝑂𝑓
𝐷𝑄𝑂𝑖
 × 100 
DQO caracterización inicial = 64431 mg/L O2 
Preparación de 
dilución 1:10 
Preparación de 
dilución 1:20 
DQO ≈ 6400 mg/L O2 
Sulfatos ≈ 500 mg/L 
DQO ≈ 3200 mg/L O2 
Sulfatos ≈ 250 mg/L 
Arranque del reactor piloto de 
fotocatálisis 
Dosificación de peróxido 
de hidrógeno = 10mL/L 
Dosis de TiO2 empleada = 
500 mg/L 
Medición de pH y Temperatura a los 
50, 85 y 120 minutos 
Determinación de DQO final de la 
muestra tratada 
52 
 
Donde DQOi corresponde a la DQO inicial de la dilución y DQOf a la determinada después 
del tratamiento fotocatalítico. La Tabla 18 muestra los resultados obtenidos. 
 
 
Tabla 18. Resultados de pruebas para selección de la dilución. 
 
 
Dilución 
Conc. 
TiO2 
(mg/L) 
Dosis de 
H2O2 
(mL/L) 
Tiempo 
(min) 
 
pH 
 
T (°C) 
DQO inicial 
(mg/L O2) 
DQO final 
(mg/L O2) 
Efic. 
(%) 
 
1:20 
 
500 
 
10 
0 4,9 18,7 
3200 
 
1750 
 
45,31 50 6,5 22,3 
85 6,8 22,0 
120 5,5 21,5 
 
1:10 
 
500 
 
10 
0 4,9 20,5 
6400 
 
3075 
 
52,69 50 6,7 24,5 
85 6,8 24,3 
120 5,8 19,6 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
Puesto que la mayor eficiencia de remoción que se obtuvo fue de 52,69% bajo las 
condiciones experimentales señaladas y que desde el punto de vista de la 
implementación a escala real del sistema, es más probable que después de untratamiento preliminar el líquido fijador agotado ingrese a la unidad de fotocatálisis con 
una DQO superior a 5000 mg/L; se decidió utilizar para la totalidad de las pruebas un 
factor de dilución de 10. 
 
 
3.2.4 Determinación de la dosis de peróxido de hidrógeno. 
 
La dosis teórica de peróxido de hidrógeno al 30% requerida para oxidar completamente 
los iones inorgánicos que componen mayoritariamente el líquido fijador agotado, teniendo 
en cuenta solamente la acción del peróxido; se estimó a partir de la estequiometria de 
las reacciones involucradas en el proceso. Además de los datos obtenidos en la 
caracterización inicial, se recurrió a la información de las fichas técnicas de los fijadores 
presentes en la muestra (ver Anexo A) para la realización de los cálculos. 
 
De acuerdo a la composición de las soluciones fijadoras provenientes de los procesos de 
generación de imágenes diagnósticas y fotográficas (Tabla 19), y utilizando una densidad 
de 1.1 g/mL (ver Anexo A), se calculó la composición porcentual de la muestra a trabajar 
en la unidad piloto de fotocatálisis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
53 
 
Tabla 19. Composición de los líquidos fijadores presentes en la muestra. 
 
Solución Fijadora generada en IPS 
Solución Fijadora generada en laboratorios 
de fotografía 
95% de la muestra 5% de la muestra 
NOMBRE COMPUESTO PROPORCIÓN NOMBRE COMPUESTO PROPORCIÓN 
Agua 85% Agua 80% 
Tiosulfato de Amonio 10% Tiosulfato de amonio 14% 
Tiosulfato de Sodio 4% Acido acético 3% 
Acido Acetico 0,5% Bisulfito de sodio 1% 
Bisulfito de Amonio 0,5% Sulfato de aluminio 1% 
 Acetato sódico 1% 
 
Fuente: Adaptado por los Autores de las hojas de seguridad de los productos químicos, 2009. 
 
 
La composición calculada de presenta a continuación: 
 
 
Tabla 20. Composición porcentual de la muestra. 
 
Nombre del Compuesto Proporción 
Agua 84,75% 
Tiosulfato de amonio 10,1% 
Tiosulfato de sodio 3,8% 
Acido acético 0,625% 
Bisulfito de amonio 0,475% 
Bisulfito de sodio 0,05% 
Sulfato de aluminio 0,05% 
Acetato sódico 0,05% 
Sulfato de aluminio 0,05% 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
La Tabla 20 indica que la muestra está compuesta principalmente por sales de tiosulfato. 
Cuando la solución fijadora agotada es utilizada en el proceso de generación de 
imágenes, el amonio en el tiosulfato es reemplazado por la plata presente en forma de 
haluros metálicos en la película, de modo que finalmente queda como tiosulfato de plata. 
Durante la electrólisis se recupera la plata complejada con el tiosulfato, quedando 
únicamente el ion tiosulfato. 
 
Por otro lado, el tiosulfato de sodio (3,8% de la muestra) actúa como agente preservativo 
en los líquidos fijadores, evitando la oxidación de los demás compuestos, de modo que 
durante el almacenamiento y aprovechamiento del líquido es posible que se haya oxidado 
una gran parte o en su totalidad a sulfatos; lo cual explicaría la alta concentración de 
estos iones determinada en la caracterización inicial. Por esta razón, este porcentaje de 
tiosulfato de sodio no se tuvo en cuenta para el cálculo de la dosis estequiométrica de 
peróxido. 
 
54 
 
Los demás compuestos tienen una proporción prácticamente insignificante, de modo que 
los cálculos realizados atienden únicamente al ion tiosulfato. En la Ecuación 12 se puede 
observar la reacción general de la oxidación, a partir de la cual se realizó el balance 
estequiométrico. 
 
 
Ecuación 12. Oxidación del Tiosulfato. 
 
2S2O3
-2 + 5H2O2 4SO4
-2 + 10H+ 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
Para los 6 litros de muestra que se trataron por cochada en el reactor fotocatalítico se 
tiene la siguiente equivalencia en masa, utilizando como factor de conversión la densidad 
de la muestra (1.1 g/mL): 
 
6𝐿 𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 ∗
1.1𝑔
𝑚𝐿
∗
1000𝑚𝑙
𝐿
= 6.6 𝑘𝑔 𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 
 
De acuerdo a la Tabla 20, el 10% de estos 6.6kg corresponde a tiosulfato, de modo que 
existen 660g de S2O3
-2 en los 6 litros de muestra. A partir del balance estequiométrico y 
empleando el peso molecular del ion tiosulfato y del peróxido de hidrógeno, se realizó la 
estimación de la cantidad de H2O2 necesaria para oxidar 660 g de 𝑆2𝑂3, así: 
 
660𝑔𝑆2𝑂3
−2 ∗
5 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠(34 𝑔 𝐻2𝑂2)
2𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠(112 𝑔 𝑆2𝑂3)
= 500.9 𝑔 𝐻2𝑂2 
 
Como la muestra se trabajó con una dilución de 1:10, la dosis de peróxido 
estequiométrica es de 50 g para los 6L a tratar por cochada. Para cada litro, se requieren 
entonces 8.3 g de peróxido de hidrógeno puro. Teniendo en cuenta que el reactivo se 
encuentra comercialmente a una concentración del 30%, y la densidad del mismo es de 
1.2 g/mL: 
1𝐿 𝐻2𝑂2 ≡ 1200 𝑔 𝐻2𝑂2 
 
De estos 1200 g; el 30% corresponde a peróxido de hidrógeno, es decir, 360 g. Como se 
requieren 8.3 g de H2O2 por cada litro de muestra, (los cuales representan el 2.3% de un 
litro de peróxido de hidrógeno al 30%); se calcula la dosis estequiométrica como sigue: 
 
1000 𝑚𝐿 𝐻2𝑂2 ∗ 0,023 = 23 𝑚𝐿/𝐿 𝐻2𝑂2 
 
 
3.2.5 Análisis de Difracción de Rayos X del catalizador 
 
Debido a que la composición del dióxido de titanio utilizado como catalizador, 
especialmente la proporción de anatasa (la más activa de las tres formas alotrópicas del 
TiO2) en el mismo, afecta de manera directa la eficiencia del tratamiento fotocatalítico de 
acuerdo a las múltiples investigaciones que sobre el tema se han llevado a cabo; se 
55 
 
analizaron 50g del reactivo mediante la técnica de Difracción de Rayos X para determinar 
el porcentaje de anatasa y otros compuestos presentes en éste. 
 
 
Tabla 21. Resultados del análisis DRX del TiO2 empleado en la investigación. 
 
Constitución Porcentaje Descripción 
Anatasa (TiO2) ≈78% Dominante 
Calcita (Carbonato de Calcio) ≈21% Común 
 
Fuente: INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI. Informe de análisis mineralógico, 2009. 
 
 
Los picos del difractograma que se presentan en el Anexo D, confirmaron un porcentaje 
mayoritario de anatasa en el catalizador. Al tratarse de un reactivo de gama comercial, 
también se encuentra en él un porcentaje significativo de carbonato de calcio. Esta 
información es de gran utilidad para calcular, con base en el área superficial de la anatasa 
y la configuración y medidas de los soportes del catalizador en el reactor piloto, el área 
superficial disponible durante todas las pruebas para dar lugar a los procesos de 
adsorción propios del proceso fotocatalítico. 
 
 
3.2.6 Área superficial del catalizador. 
 
El área superficial del TiO2 tipo anatasa utilizado como catalizador en los experimentos es 
de 50m2/g y se obtuvo directamente del proveedor del reactivo (ver Ficha Técnica Anexo 
E). De esta forma, se calculó el área de contacto disponible en cada uno de los ensayos, 
de acuerdo a la concentración de TiO2 empleada en cada corrida. La Tabla 22 presenta 
dicha información (Ver Anexo F para las memorias de cálculo). 
 
 
Tabla 22. Áreas superficiales de TiO2 en los ensayos. 
 
Concentración de catalizador 
(mg/L) 
Área de contacto calculada (m2) 
100 23,4 
250 58,5 
500 117 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
3.3 EXPERIMENTACIÓN 
 
Durante esta fase, se llevaron a cabo todas las pruebas en el reactor piloto de fotocatálisis 
de acuerdo al planteamiento metodológico expuesto anteriormente. En los siguientes 
apartados se describirán las condiciones experimentales bajo las cuales se llevaron a 
cabo los ensayos y el seguimiento que se hizo al sistema durante su funcionamiento. 
 
 
56 
 
3.3.1 Condiciones experimentales. 
 
3.3.1.1 Reactor piloto de Fotocatálisis. 
 
Se trabajo el Reactor Fotocatalítico ubicado en el Laboratorio de Ingeniería Ambiental y 
Sanitaria de la Universidad de la Salle, construido de acuerdo con las características 
generales para el diseño de un reactor fotoquímico y la referencia de los montajes 
realizados en investigaciones previas80. El esquema de la unidad piloto y sus 
componentes tal como fueron utilizados en la fase de experimentación se muestra en la 
Figura 25. 
 
El sistema está constituidopor los elementos que se describen a continuación: 
 
 Reactor anular (reactor fotoquímico): Consiste en una cámara cilíndrica, 
cerrada por los extremos, la cual fue acondicionada para permitir el ingreso y la 
salida de la muestra al reactor (ver Tabla 23). En su interior se encuentra un tubo 
de vidrio borosilicato (DuranTM) que la atraviesa por su eje central, separando la 
muestra de la lámpara UV (ver Tabla 24). 
 
 
Figura 24. Esquema del reactor anular. 
 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
80
 CUBILLOS ALARCON, David R., MONCADA FUENTES, Juan E. Evaluación a nivel de laboratorio de un 
sistema fotocatalítico de tensoactivos aniónicos. Universidad de La Salle.; 2005; 186 p. 
57 
 
 
 
 
 
Figura 25. Esquema de la Unidad Piloto de Fotocatálisis Heterogénea. 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
58 
 
Tabla 23. Descripción del Reactor Anular. 
Parámetro Descripción Justificación 
Longitud cámara de 
reacción 
75 cm 
Largo mínimo para cubrir la longitud de la lámpara, cuyo 
valor es de 70cm. 
Materiales cámara 
de reacción 
PVC presión 
Resistencia química alcalina, térmica, de presión, alto 
albedo que permite una reflexión de la luz y bajo costo. 
Características de la 
cámara de reacción 
 
El tubo que conforma el contenedor está cerrado por 
sus extremos por tapones de PVC para presión de 4”. 
Entrada y salida de 
muestra. 
Tubería en PVC de 
½”. 
4 codos de ½” de 90° 
1 codo de ½” de 45° 
1 Válvula de bola 
2 uniones de ½”. 
Sistema de Recirculación y extracción de muestras. 
Fuente: Adaptado por los autores de CUBILLOS ALARCON, David R., MONCADA FUENTES, Juan E. 2005 
 
 
Figura 26. Reactor anular 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
 Lámpara UV: Se utilizó una lámpara de tipo ultravioleta germicida de mercurio de 
baja presión (SylvaniaTM), contenida en una coraza de vidrio borosilicato (DuranTM), 
cerrada completamente en un extremo y con un tapón de acceso al otro y sellado 
con silicona líquida para evitar el paso de agua a la lámpara y facilitar su 
mantenimiento. En las Tablas 24 y 25 se encuentran las características de la 
coraza y de la lámpara UV. 
 
 
Tabla 24. Descripción de la Coraza. 
Parámetro 
Descripc
ión 
Justificación 
Coraza Lámpara 
Vidrio 
DuranTM 
(Cuarzo) 
Material con capacidad para soportar calor, como aislante entre el 
agua y la lámpara y su capacidad transmisiva. 
Diámetro de coraza 6 cm Diámetro necesario para encerrar la lámpara UV. 
Longitud coraza 70 cm Necesario para cubrir el largo de la lámpara (56.5cm) y su conexión. 
Tapón Caucho Para evitar el paso del agua a la lámpara. 
Fuente: CÁCERES, Carmen. GÓMEZ, Katherine. 2008. 
 
59 
 
Tabla 25. Descripción Lámpara UV 
 
Parámetro Descripción 
Tipo de Lámpara Lámpara Ultravioleta germicida de mercurio de baja presión. 
Longitud de onda de luz 254 nm 
Aplicación original Desinfección de agua tratada 
Voltaje de circuito Abierto 120V 
 
Fuente: CÁCERES, Carmen. GÓMEZ, Katherine. 2008. 
 
 
Figura 27. Coraza y lámpara UV 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
 Sistema de homogenización y recirculación: Toda la muestra fue impulsada 
desde una bomba sumergible contenida en el tanque de recirculación al reactor y 
vuelve de regreso al tanque. Para lograr la mezcla de la muestra en el sistema 
fotocatalítico, se empleó un agitador magnético contenido en dicho tanque, el cual 
descansa sobre una plancha de calentamiento y agitación, permitiendo controlar 
las revoluciones por minuto del magneto (70 r.p.m.). En el tanque de recirculación 
se adicionó oxígeno permanentemente mediante una bomba de aireación, con el 
fin de favorecer el proceso de fotocatálisis. A continuación se presentan las 
características del tanque de recirculación. 
 
 
Tabla 26. Descripción Tanque de recirculación. 
Parámetro Descripción Justificación 
Material Vidrio 
Material inerte, económico, resistencia 
química. Alcalina, térmica y de presión. 
Forma Cilíndrica 
Facilidad para el montaje del sistema, 
resistencia a presiones altas y la 
mezcla completa de los componentes. 
Diámetro Menor 8cm y Mayor 15cm 
Para permitir la entrada de las 
conexiones del reactor fotoquímico. 
Altura 25.8 cm 
Permitir una mezcla completa de los 
compuestos. 
Fuente: CÁCERES, Carmen. GÓMEZ, Katherine. 2008. 
60 
 
Figuras 28 y 29. Sistema de homogenización. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
Las características de la bomba sumergible empleada para la recirculación del sistema y 
llevar la muestra al reactor fotocatalítico se presentan en la Tabla 27. 
 
 
Tabla 27. Descripción bomba sumergible 
 
Parámetro Descripción 
Marca ARTMAN (Power Líquid Filter) 
Tipo de Bomba Sumergible 
Aplicación original Recirculación de agua en acuarios 
Input 60 Hz 3 Watts 
Voltaje de circuito abierto AC 110V – 120V 
Caudal máximo 250 L/h 
Altura máxima 0.65 m 
 
Fuente: Adaptado por los Autores de la ficha técnica del equipo, 2009. 
 
 
Figura 30. Bomba sumergible para recirculación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
61 
 
 Bomba de aireación: Empleada para la adición de aire al tanque de recirculación 
con el fin de aportar oxígeno al sistema, además como medio de refrigeración. 
 
Tabla 28. Descripción bomba de aireación 
 
Parámetro Descripción 
Marca WHISPER 
Tipo de Bomba Aireadora 
Aplicación original Aireación peceras 
Input 60 Hz 2.5 Watts 
Voltaje de circuito abierto AC 115V 
Caudal máximo 200 L/h 
Máxima profundidad 140 cm 
 
Fuente: Adaptado por los Autores de la ficha técnica del equipo, 2009. 
 
 Tanque de acondicionamiento de la muestra: Permitió la preparación de la 
muestra antes de ingresar al sistema. Para ello se utilizó una caneca tipo PEAD de 
22 L, con una bomba sumergible (ver Tabla 27) en su interior, como sistema de 
mezcla y de bombeo a la unidad piloto. Además, el tanque se selló con una tapa, 
la cual tenía una abertura a un costado para dar paso a una manguera a través de 
la cual se llevó la muestra al tanque de homogenización. 
 
 
Tabla 29. Descripción Tanque de acondicionamiento de la muestra 
Parámetro Descripción Justificación 
Material PEAD 
Material económico, resistencia química, alcalina, térmica y 
de presión. 
Forma Cilíndrica 
Facilidad para el montaje del sistema, y preparación de la 
muestra de trabajo. 
Volumen 22L 
Permitir la preparación de la muestra de trabajo y contener el 
volumen de la preparación inicial. 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
Figuras 31 y 32. Tanque de preparación de la muestra y bomba sumergible. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
62 
 
Tabla 30. Descripción de la Bomba sumergible del tanque de acondicionamiento. 
 
Parámetro Descripción 
Marca TIOLU 
Tipo de Bomba Sumergible 
Aplicación original Recirculación de agua en acuarios 
Input 60 Hz 2 Watts 
Voltaje de circuito abierto AC 110V – 120V 
Caudal máximo 300 L/h 
Altura máxima 0.6 m 
 
Fuente: Adaptado por los Autores de la ficha técnica del equipo, 2009. 
 
 
3.3.1.2 Inmovilización del TiO2. 
 
Para suprimir la necesidad de separar el catalizador de la muestra después de haber sido 
sometida al tratamiento, éste se inmovilizó en empaques de celulosa (material que según 
los antecedentes es de amplio uso en la fotocatálisis soportada con TiO2
81) en los cuales 
se distribuyó, en partes iguales, la dosis total a aplicar en cada corrida del fotorreactor. 
Dichos soportes, de forma rectangular, se elaboraron manualmente utilizando papel de 
filtración, garantizando en todos los casos dimensiones uniformes. Las características de 
físicas de los soportes se describen a continuación: 
 
 
Tabla 31. Características físicas de los filtros de soporte del catalizador. 
 
Material Celulosa 
Color Blanco (transmisivo de la radiación UV) 
Dimensiones 3cm x 2cm 
Porosidad* 0,1mm 
*Obtenida del proveedor del producto. 
Fuente: Los Autores, 2009.Con el fin de distribuir el catalizador en el interior del reactor y permitir que la radiación 
ultravioleta tuviese influencia sobre ambas caras de los soportes y de esta forma hacer 
efectiva el área superficial disponible para el contacto muestra-TiO2, se utilizó una 
manguera transparente de 0,5mm de diámetro y 40cm de longitud, con aberturas para el 
sostenimiento de los soportes dentro del reactor. De esta forma, se aseguró un camino 
óptico (distancia entre la fuente de radiación UV y el TiO2) constante, del orden de los 
centímetros. 
 
 
 
 
 
 
81
 POZZO, et al. Supported Titanium Dioxide as photocatalyst in water decontamination: State of the art. En: 
Catalysis Today. Vol. 39; 1997; p. 219 – 231. 
63 
 
Figura 33. Sistema de distribución y sostenimiento del catalizador en la unidad piloto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente. Los Autores, 2009. 
 
 
El procedimiento de preparación de las dosis de catalizador y de los soportes se describe 
detalladamente en el Anexo G. 
 
3.3.2 Pruebas realizadas. 
 
La evaluación de desempeño de la unidad piloto de fotocatálisis se realizó tomando como 
base los siguientes ensayos, en los cuales se variaron la concentración de catalizador y la 
dosis de peróxido de hidrógeno en un tiempo máximo de operación de 120 minutos por 
cochada, realizando mediciones de seguimiento a los 50, 85 y 120 minutos para DQO y a 
los 0, 50, 85 y 120 minutos para pH y Temperatura. Adicionalmente se realizaron pruebas 
de control de las diluciones y un ensayo de verificación de la ausencia de interferencias 
asociadas al uso previo del reactor con otras sustancias distintas a los líquidos fijadores 
agotados o al movimiento de la muestra en su interior. Estas pruebas adicionales se 
explican más adelante. 
 
 
Tabla 32. Ensayos realizados en la fase experimental. 
 
Serie de 
corridas 
Conc. De 
TiO2 
(mg/L) 
 
Dosis de H2O2 
(mL/L) 
 
Tiempo de 
toma de 
mediciones 
químicas 
(min) 
No. 
análisis 
DQO 
No. 
mediciones 
de T° 
No. 
mediciones 
de pH* 
Ensayo de 
verificación 
 
--- 
 
--- 
 
0, 120 
 
2 
 
2 
 
2 
1 100 2.5, 5, 7.5, 10, 12.5 50, 85, 120 15 20 20 
2 250 2.5, 5, 7.5, 10, 12.5 50, 85, 120 15 20 20 
3 500 2.5, 5, 7.5, 10, 12.5
 
50, 85, 120 15 20 20 
Total de pruebas a realizar 47 62 62 
* Se realizaron determinaciones de Temperatura y pH iniciales para todas las corridas. 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
 
64 
 
3.3.2.1 Prueba de verificación. 
 
Para descartar cualquier tipo de interferencias que pudiesen alterar los resultados de las 
mediciones químicas de seguimiento del fotorreactor durante los experimentos, se realizó 
una prueba de control que consistió en hacer circular la dilución de líquido fijador agotado 
durante el tiempo máximo de retención escogido para todas corridas, en ausencia de luz 
ultravioleta, peróxido de hidrógeno y dióxido de titanio. Los parámetros de seguimiento 
(pH, Temperatura y DQO) se midieron a los 0 y 120 minutos. Los resultados se presentan 
en la Tabla 34, con lo cual se determinó la ausencia de interferencias ajenas al 
tratamiento fotocatalítico que afectaran la eficiencia del sistema. 
 
 
Tabla 33. Resultados de la prueba de verificación. 
Tiempo (min) Temperatura (°C) pH DQO final (mg/L) 
0 19,5 4,9 6443 mg/L 
120 20,5 4,9 6440 mg/L 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
3.3.2.2 Verificación de diluciones. 
 
Por cada serie de corridas (se realizaron tres series, cada una comprendida por cinco 
corridas) se llevaron a cabo lecturas de DQO previas al arranque del sistema fotocatalítico 
para verificar la correcta preparación de las diluciones. A continuación se presentan los 
resultados de las pruebas de verificación: 
 
 
Tabla 34. Resultados de pruebas de verificación de las diluciones. 
No. 
Prueba 
Dosis de 
catalizador (mg/L) 
Dosis de 
peróxido (mL/L) 
DQO 
referencia 
(mg/L)* 
DQO de la dilución 
(mg/L) 
1 
100 
2.5 
 
6443 
6380 
2 7.5 6400 
3 
250 
5.0 6350 
4 10.0 6403 
5 
500 
12.5 6415 
6 7.5 6420 
* Calculada como la DQO de la muestra concentrada dividida entre el factor de dilución (10). 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
3.3.3 Operación del sistema 
 
Para las 15 corridas se realizó un proceso de adecuación del sistema fotocatalítico 
comprendido por la preparación de las diluciones, de los soportes del catalizador y de 
lavado de la unidad al final de cada ensayo antes de dar inicio al siguiente (ver Anexo G). 
El procedimiento de operación del fotorreactor y sus componentes se presenta en la 
Figura 34. 
 
 
 
65 
 
Figura 34. Procedimiento de operación del sistema fotocatalítico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
 
 
INICIO 1. Conectar el 
estabilizador del sistema 
2. Verifique que funcione la 
lámpara UV, sin mirarla 
directamente. 
 
3. Introducir en el reactor 
los filtros pesados con 
catalizador en dirección al 
tubo de la lámpara UV 
4. Ajustar firmemente la tapa del 
reactor 
5. Conectar la bomba del tanque 
de alimentación 
6. Llenar el tanque de 
recirculación con la dilución de 
fijador hasta la marca de 3 L 
7. Desconectar la bomba del 
tanque de alimentación 
8. Conectar la bomba del 
tanque de recirculación hasta 
que el nivel de la dilución baje 
hasta la marca de 1,5 L 
9. Repetir los pasos 6, 7 y 8 
tres veces. 
10. INICIO DE 
RECIRCULACIÓN 
14. Conectar la lámpara UV, el 
aireador y la plancha de 
agitación 
15. Medir en probeta graduada de 
100mL la dosis requerida de H2O2 
17. Consignar hora de inicio de 
la corrida en Formato de 
registro 
16. Adicionar la dosis de H2O2 
directamente en el tanque de 
recirculación 
11. Extraer en beaker limpio 
50mL de muestra del ramal de 
purga del reactor 
12. Medir pH y Temperatura y 
consignar resultados en 
Formato de registro 
18. Repetir pasos 11. y 12. a 
los 50, 85 y 120 minutos de la 
corrida 
13. Adicionar la muestra 
nuevamente al tanque de 
recirculación 
19. Antes de devolver la 
muestra al reactor, tomar 0,2mL 
y adicionar a celda marcada de 
DQO a los 50, 85 y 120 min. 
20. Almacenar celdas de DQO 
y llevar al termorreactor 
Nanocolor una vez finalizada la 
corrida. 
21. Iniciar proceso de limpieza 
del sistema. 
FIN 
66 
 
3.3.4 Seguimiento del sistema 
 
Con el fin de obtener datos del comportamiento y eficiencia del sistema piloto de 
fotocatálisis para líquidos fijadores agotados, se realizaron durante las 15 corridas 
mediciones de pH, temperatura y DQO como ya se ha mencionado. Los métodos y 
equipos para la determinación de estos parámetros se describen a continuación y los 
procedimientos y materiales de laboratorio se presentan en el Anexo H. 
 
 
Tabla 35. Métodos de medición de parámetros de seguimiento. 
 
Parámetro de seguimiento Método Equipo 
pH Potenciométrico - electrodo pHmetro HANNA HI98127 
Temperatura Sensibilidad - electrodo pHmetro HANNA HI98127 
DQO Fotométrico Fotómetro Nanocolor® 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
El análisis de estos parámetros se llevó a cabo inmediatamente después de extraída la 
muestra del reactor, de manera que no fue necesaria la preservación de la misma. El 
tiempo de funcionamiento del sistema, la hora de toma de muestras y medición, las 
observaciones y los resultados; fueron consignados en el Formato de Registro de 
Seguimiento (ver Anexo I). 
 
 
Figuras 35 a 40. Seguimiento de la unidad piloto de fotocatálisis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
67 
 
 
4. RESULTADOS Y ANÁLISIS 
 
 
Durante esta fase se organizaron los datos obtenidos en la etapa de experimentación del 
proyecto y se determinaron las relaciones existentes entre las variables del experimento y 
las mediciones químicas de seguimiento. Con el análisis de los resultados se identificaron 
los patrones de comportamiento temporal del sistema fotocatalítico y se verificaron lascorrelaciones entre variables encontradas por métodos estadísticos. 
 
En las Tablas 36 a la 38 se muestran los resultados obtenidos para cada una de las 
concentraciones de TiO2, empleando diferentes dosis de peróxido de hidrogeno. 
 
 
Tabla 36. Resultados para ensayos con 100 mg/L de TiO2 
Dosis de H2O2 
(mL/L) 
Tiempo 
(min) pH 
Temperatura 
(°C) 
DQO final 
(mg/L O2) 
% Remoción 
de DQO 
2,5 
0 5 18,3 6443 0,0 
50 8,4 19,9 5800 10,0 
85 8,4 20,4 5200 19,3 
120 8,5 21,2 5050 21,6 
5 
0 5 19,4 6443 0,0 
50 8,3 21,2 5210 19,1 
85 8,4 21,8 4980 22,7 
120 8,5 22,2 4680 27,4 
7,5 
0 4,9 18,5 6443 0,0 
50 7,1 21,6 4400 31,7 
85 7,1 22,6 4040 37,3 
120 7,3 22,1 3635 43,6 
10 
0 5 19,6 6443 0,0 
50 6,3 22,9 3980 38,2 
85 6 24,6 3410 47,1 
120 5,9 24,6 3180 50,6 
12,5 
0 4,9 18,6 6443 0,0 
50 5,8 23,4 2930 54,5 
85 5,6 22,3 2920 54,7 
120 5,5 22,3 2570 60,1 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
 
 
 
 
 
 
68 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla 37. Resultados para ensayos con 250 mg/L de TiO2 
 
Dosis de H2O2 
(mL/L) 
Tiempo 
(min) pH 
Temperatura 
(°C) 
DQO final 
(mg/L O2) % Remoción 
2,5 
0 4,9 19,6 6443 0,0 
50 7,8 20,7 3400 47,2 
85 8 20,7 2950 54,2 
120 7,5 21,1 2695 58,2 
5 
0 4,9 19,6 6443 0,0 
50 8,3 21,5 3350 17,9 
85 8,4 22,2 2900 30,8 
120 8,6 23 2600 34,8 
7,5 
0 4,9 20,3 6443 0,0 
50 6,1 23,2 3630 43,7 
85 6,5 23,9 3100 51,9 
120 6,2 24,4 2760 57,2 
10 
0 4,9 19,3 6443 0,0 
50 5,9 23,1 3405 47,2 
85 5,7 23,3 3195 50,4 
120 5,5 23,8 2915 54,8 
12,5 
0 4,9 19,4 6443 0,0 
50 5,6 23,8 4110 36,2 
85 5,4 24,3 3700 42,6 
120 5,3 24,5 3450 46,5 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
69 
 
 
Tabla 38. Resultados para ensayos con 500 mg/L de TiO2. 
 
Dosis de H2O2 
(mL/L) 
Tiempo 
(min) pH 
Temperatura 
(°C) 
DQO final 
(mg/L O2) % Remoción 
2,5 
0 4,9 19,5 6443 0,0 
50 8,4 20,9 3325 55,5 
85 8,4 21,3 3025 48,4 
120 8,5 21,8 2865 53,0 
5 
0 4,9 19,5 6443 0,0 
50 7,7 23,2 3055 52,6 
85 8,2 24,1 2600 59,6 
120 8,2 23,6 2500 61,2 
7,5 
0 5 20,2 6443 0,0 
50 6,7 25 3620 43,8 
85 7,4 24,6 3090 52,0 
120 7,4 24,5 2610 59,5 
10 
0 4,9 19,9 6443 0,0 
50 5,8 24,5 4500 30,2 
85 5,7 23,7 3700 42,6 
120 5,6 23 3075 52,3 
12,5 
0 5 20,2 6443 0,0 
50 5,7 24,1 3970 38,4 
85 5,6 24,2 3680 42,9 
120 5,5 24,5 2920 54,7 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
4.1 ANÁLISIS GRÁFICO DEL COMPORTAMIENTO DE LA UNIDAD PILOTO DE 
FOTOCATÁLISIS PARA LÍQUIDOS FIJADORES AGOTADOS 
 
 
Para dar cumplimiento al segundo objetivo específico del presente proyecto de 
investigación y utilizando las gráficas generadas a partir de los datos del seguimiento de 
la unidad piloto de fotocatálisis, se analizó en primer lugar el comportamiento temporal de 
de la eficiencia de remoción del tratamiento con respecto a las concentraciones de TiO2. 
 
Posteriormente, se analizó la variación del pH y la temperatura en función del tiempo de 
reacción para todos los ensayos realizados y finalmente, se determinó estadísticamente la 
correlación existente entre las mediciones químicas de seguimiento (pH, Temperatura y 
DQO) del sistema fotocatalítico para líquidos fijadores agotados, las concentraciones de 
TiO2 y las dosis de H2O2 empleadas. 
 
 
 
70 
 
4.1.1. Comportamiento temporal de la eficiencia con respecto a la concentración de 
TiO2. 
 
 Ensayos con 100 mg/L de TiO2 
 
 
Figura 41. Eficiencia para ensayos con 100 mg/L de TiO2 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
En la gráfica anterior es evidente que para los ensayos realizados con 100 mg/L de TiO2, 
la eficiencia del sistema fotocatalítico aumenta a medida que se incrementa la dosis de 
peróxido, obteniéndose una remoción de DQO mínima de 21,6% y máxima de 60,1%. Si 
bien los mejores resultados se obtuvieron en todos los casos para el tiempo máximo de 
retención (120 minutos), es dentro del intervalo de tiempo entre los 0 y los 50 minutos en 
donde se aprecia una remoción significativa de la DQO. A partir de este punto, el 
rendimiento del proceso de fotocatálisis disminuye; lo cual puede explicarse mediante las 
siguientes hipótesis: 
 
a) Después de los primeros 50 minutos de operación del reactor el catalizador se 
satura; debido a la fotodeposición de la plata remanente en el fijador agotado en la 
superficie del TiO2
82
 y la adsorción preferencial del catalizador de los iones sulfato 
formados durante los primeros 50 minutos de reacción83. La colmatación del 
catalizador implica una obstrucción en su superficie tanto para la radiación UV 
 
82
 HERRMAN, Jean Marie. Op. cit., p. 26. 
83
 HERRMAN, Jean Marie et al. Why inorganic salts decrease the TiO2 photocatalytic efficiency. International 
Journal of photoenergy. Vol. 7; 2005; 10 p. 
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0 20 40 60 80 100 120
%
 R
e
m
o
c
ió
n
 D
Q
O
Tiempo (minutos)
2.5 mL/L de peróxido
5 mL/L de peróxido
7.5 mL/L de peróxido
10 mL/Lde peróxido
12.5 mL/Lde peróxido
71 
 
incidente como para la entrada en contacto con el líquido fijador agotado; lo cual 
se ve representado por un decrecimiento en la actividad fotocatalítica. 
 
b) A medida que transcurre el tiempo de reacción, la fotocatálisis se inhibe 
parcialmente, debido a un incremento en la turbiedad de la muestra (ver Figuras 
35, 36 y 37), la cual interfiere con la transferencia efectiva de la radiación 
ultravioleta a través del fluido y del catalizador. 
 
Para visualizar el aumento de la turbiedad durante el tratamiento, se realizaron 
mediciones para el caso del ensayo de 100 mg/L de TiO2 y 2.5 mL/L de peróxido 
de hidrógeno a los 0, 50, 85 y 120 minutos: 
 
 
Figura 42. Incremento de la turbiedad en el tiempo de reacción para 100mg/L de catalizador y 
2,5mL/L de TiO2. 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
c) Conforme transcurre el tiempo de reacción, la concentración de iones inorgánicos 
susceptibles de ser oxidados va disminuyendo, razón por la cual la actividad 
fotocatalítica decrece. 
 
d) Aún cuando se suministró oxígeno mediante el sistema de aireación de la unidad 
de forma constante, para favorecer la generación de radicales OH•, y el agua por si 
misma es también generadora de estos radicales; el agotamiento del peróxido de 
0
50
100
150
200
250
0 20 40 60 80 100 120
T
u
rb
ie
d
a
d
 (
N
T
U
)
Tiempo (minutos)
Turbiedad vs. Tiempo
72 
 
hidrógeno (agregado al principio de las corridas) justifica la disminución del 
rendimiento de la fotocatálisis entre los 50 y 120 minutos de tratamiento. 
 
 
 Ensayos con 250 mg/L de TiO2 
 
 
Figura 43. Eficiencia para ensayos con 250 mg/L de TiO2 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
El aumento en las dosis de peróxido de hidrógeno para los ensayos en los cuales se 
utilizó una concentración de catalizador de 250 mg/L, no tiene una correlación directa con 
el incremento de la eficiencia del tratamiento; puesto que el mejor resultado (59,6% de 
remoción) se obtuvo para el ensayo con 5 mL/L de H2O2 y la menor eficiencia (46,5%) se 
obtuvo utilizando la mayor dosis de H2O2, es decir 12,5mL/L. De allí se concluye que, 
dado que el gradiente entre estas dos eficiencias es de 13,1%; la cantidad de peróxido de 
hidrógeno agregada no tiene una influencia tan marcada para estos ensayos en 
comparación con los realizados para 100 mg/L de TiO2. 
 
Esto puede explicarse partiendo de que en el sistema piloto de fotocatálisis heterogénea, 
tienen lugar dos tipos de reacciones: a) Reacciones de oxidación fotocatalítica b) 
Reacciones en la fase líquida, atribuidas fundamentalmente a la acción directa del 
peróxido de hidrógeno sobre los compuestos en solución. Una concentración de TiO2 de 
250 mg/L en el reactor piloto, con la influencia del peróxido de hidrógeno como generador 
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0 20 40 60 80 100 120
%
 R
e
m
o
c
ió
n
 D
Q
O
Tiempo (minutos)
2.5 mL/L de peróxido
5 mL/L de peróxido
7.5 mL/L de peróxido
10 mL/Lde peróxido
12.5 mL/L de peróxido
73 
 
de especies reactivas OH•, favorece las reacciones superficiales mencionadas 
anteriormente. 
 
En otras palabras, al comparar el comportamiento de las curvas de eficiencia en función 
del tiempo de reacción para los ensayos con concentraciones de TiO2 de 100 mg/L y 250 
mg/L, se infiere que cuando existe una concentración baja de catalizador, insuficiente 
para garantizar la actividad de oxidación-reducción de los iones presentes en el líquido 
fijador agotado, la eficiencia del tratamiento está fuertemente ligada a la dosis de peróxido 
adicionada; mientras que al aumentar la concentración de TiO2 en el sistema (en el caso 
de 250 mg/L), la eficiencia deja de ser dependiente de la cantidad de oxidante utilizada. 
 
 
 Ensayos con 500 mg/L de TiO2 
 
 
Figura 44. Eficiencia para ensayos con 500 mg/L de TiO2. 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
La tendencia de las curvas para los ensayos con 500 mg/L de TiO2 demuestra que para el 
intervalo de tiempo comprendido entre los 0 y los 50 minutos de reacción y al igual que en 
los ensayos realizados con 250 mg/L de TiO2, el aumento de la dosis de peróxido de 
hidrógeno aplicada al fotorreactor no presenta una relación directa con el incremento de la 
eficiencia del tratamiento fotocatalítico de líquido fijador agotado. El mejor resultado 
obtenido, fue de 61,2% de remoción de DQO para la dosis de 5mL/L de H2O2 mientras la 
menor eficiencia corresponde a la dosis de 10.0 mL/L de H2O2, con un 52,3% de 
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0 20 40 60 80 100 120
%
 R
e
m
o
c
ió
n
 D
Q
O
Tiempo (minutos)
2.5 mL/L de peróxido
5 mL/L de peróxido
7.5 mL/L de peróxido
10 mL/L de peróxido
12.5 mL/L de peróxido
74 
 
remoción. Sin embargo, para los 120 minutos la diferencia entre la máxima y mínima 
eficiencia final es de 8,9% con lo cual se puede afirmar que en este punto, no hay una 
variación significativa de la remoción de la DQO final para las diferentes dosis de peróxido 
empleadas. 
 
Por otro lado, se observa que las eficiencias obtenidas son similares a las de los ensayos 
realizados con 250 mg/L de TiO2, pese a que podría esperarse que a un incremento en la 
concentración del catalizador correspondiese una mayor oxidación de los iones 
inorgánicos y orgánicos presentes en la muestra. Este hecho sugiere que existen factores 
asociados a la composición de los líquidos fijadores agotados que disminuyen la 
velocidad el proceso fotocatalítico. 
 
A continuación se presenta un consolidado de las eficiencias finales obtenidas en las tres 
series de corridas. 
 
 
Tabla 39. Consolidado de Eficiencias de Remoción. 
 
Dosis de peróxido 
de hidrógeno (mL/L) 
Eficiencias de remoción DQO (%) 
Ensayos con 100mg/L 
de TiO2 
Ensayos con 250mg/L 
de TiO2 
Ensayos con 500mg/L 
de TiO2 
2,5 21,6 58,2 53,0 
5,0 27,4 34,8 61,2 
7,5 43,6 57,2 59,5 
10,0 50,6 54,8 52,3 
12,5 60,1 46,5 54,7 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
4.1.2. Comportamiento temporal del pH respecto a la concentración de TiO2 
 
De las Figuras 45, 46 y 47, se infiere que para las mayores dosis de peróxido de 
hidrógeno (10 mL/L y 12.5 mL/L), existe una variación del pH en el tiempo de reacción, 
entre 4.9 y 6.5. Para las dosis menores de peróxido de hidrógeno, el pH puede ir de 4.9 
(valor inicial de la muestra) hasta por encima de 8.4 y mantenerse en este valor. 
 
Este comportamiento puede explicarse porque en el proceso fotocatalítico con la adición 
de peróxido de hidrógeno, se generan iones OH- que son oxidados posteriormente por los 
huecos positivos generados por la activación del TiO2, transformándose en radicales 
hidroxilo (OH•), especie que como ya se mencionó, es la responsable de gran parte de la 
oxidación que se lleva a cabo en la fotocatálisis. Se podría pensar que cuando la dosis de 
peróxido de hidrógeno es alta (10 mL/L y 12.5 mL/L), los huecos (h+) oxidan con mayor 
efectividad los iones hidroxilo y por lo tanto el pH se mantiene dentro del rango de la 
acidez, mientras que cuando la dosis de peróxido es menor; es posible que una mayor 
cantidad de iones OH- no se transformen en radicales OH• y por ende el pH tiende a 
incrementarse llegando a condiciones básicas. 84 
 
 
84
 BLANCO, Julián et al., op. cit. p. 5. 
75 
 
También es posible que se hayan generado radicales OH- por la oxidación fotocatalíticam 
de los componentes de la muestra. 
 
Figuras 45. pH en función del tiempo para ensayos con 100 mg/L de TiO2. 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
Figura 46. pH en función del tiempo para ensayos con 250 mg/L de TiO2. 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
 
 
4,9
5,4
5,9
6,4
6,9
7,4
7,9
8,4
0 20 40 60 80 100 120
p
H
Tiempo (minutos)
100 mg/L de TiO2
10ml/L de peróxido
5 mL/L de peróxido
2.5 mL/L de peróxido
7.5 mL/L de peróxido
12.5 mL/L de peróxido
4,9
5,4
5,9
6,4
6,9
7,4
7,9
8,4
0 20 40 60 80 100 120
p
H
Tiempo (minutos)
250 mg/L de TiO2
2.5 mL/L de peróxido
5 mL/L de peróxido
7.5 mL/L de peróxido
10 mL/L de peróxido
12.5 mL/L de peróxido
76 
 
 
 
 
Figura 47. pH en función del tiempo para ensayos con 500 mg/L de TiO2. 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
En la tabla siguiente se encuentran los valores de pH final para cada uno de los ensayos 
realizados. 
 
 
Tabla 40. Consolidado de pH final de la muestra para todos los ensayos. 
 
Dosis de peróxido 
de hidrógeno (mL/L) 
pH final de la muestra 
Ensayos con 100mg/L 
de TiO2 
Ensayos con 250mg/L 
de TiO2 
Ensayos con 500mg/L 
de TiO2 
2,5 8,5 7,5 8,5 
5,0 8,5 8,6 8,2 
7,5 7,3 6,2 7,4 
10,0 5,9 5,5 5,6 
12,5 5,5 5,3 5,5 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
4.1.3. Comportamiento temporal de la Temperatura respecto a la concentración de 
TiO2. 
 
En las siguientes gráficas se detecta una tendencia general en la que el incremento de la 
dosis peróxido de hidrógeno implica un aumento de la temperatura del líquido fijador 
agotado. Inicialmente, este hecho puede ser explicado por el carácter exotérmico de las 
4,9
5,4
5,9
6,4
6,9
7,4
7,9
8,4
0 20 40 60 80 100 120
p
H
Tiempo (minutos)
500 mg/L de catalizador
2.5 mL/L de peróxido
5 mL/L de peróxido
7.5 mL/L de peróxido
10 mL/L de peróxido
12.5 mL/L de peróxido
77 
 
reacciones de oxidación, ya que no existen en el sistema factores adicionales que aporten 
calor al líquido en las proporciones observadas. Sin embargo, es de destacarse que para 
el caso de las corridas con 500 mg/L de TiO2, con las dosis de 5.0, 7.5 y 10.0 mL/L de 
H2O2 se observó un aumento hasta los primeros 50 minutos y una posterior disminución 
de la temperatura entre los 50 y 120 minutos de reacción; lo cual puede ser resultado del 
cese progresivo de la actividad fotocatalítica, que se corrobora mediante las gráficas de 
eficiencia en función del tiempo y que como se mencionó anteriormente, puede estar 
relacionada con la saturación del catalizador o la reducción en la generación de radicales 
OH•. 
 
 
Figuras 48, 49 y 50. Variación de la temperatura en función del tiempo por concentración de TiO2. 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
18
19
20
21
22
23
24
25
0 20 40 60 80 100 120
T
e
m
p
e
ra
tu
ra
 (
°C
)
Tiempo (minutos)
100 mg/L de TiO2
2.5 mL/L de peróxido
5 mL/L de peróxido
7.5 mL/L de peróxido
10 mL/L de peróxido
12.5 mL/L de peróxido
78 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
Desde este punto de vista, la mayor concentración de dióxido de titanio (500mg/L) en 
combinación con dosis de 5.0, 7.5, 10.0 y 12.5 mL/L de peróxido de hidrógeno, es más 
favorable que otros ensayos en los cuales se obtuvieron eficiencias de remoción 
similares; dado que implica un menor incremento global de la temperatura de la muestra. 
 
19
20
21
22
23
24
25
0 20 40 60 80 100 120
T
e
m
p
e
ra
tu
ra
 (
°C
)
Tiempo (minutos)
250 mg/L de TiO2
2.5 mL/L de peróxido
5 mL/L de peróxido
7.5 mL/L de peróxido
10mL/L de peróxido
12.5 mL/L de peróxido
19
20
21
22
23
24
25
26
0 20 40 60 80 100 120
T
e
m
p
e
ra
tu
ra
 (
°C
)
Tiempo (minutos)
Ensayos con 500 mg/L de catalizador
2.5 mL/L de peróxido
5 mL/L de peróxido
7.5 mL/L de peróxido
10 mL/L de peróxido
12.5 mL/L de peróxido
79 
 
Cabe resaltar que en las corridas existe un factor adicional de modificación de la 
temperatura asociado a la transformación de la energía cinética del fluido dentro del 
reactor en energía térmica y al aporte de calor proveniente de la lámpara UV. Sin 
embargo, este cambio corresponde (de acuerdo a la prueba de verificación realizada en la 
fase de Experimentación) a 1,8°C en los 120 minutos de duración de cada corrida. 
 
 
Tabla 41. Consolidado de Temperatura final de la muestra para todos los ensayos. 
 
Dosis de peróxido 
de hidrógeno (mL/L) 
Temperatura final de la muestra (°C) 
Ensayos con 100mg/L 
de TiO2 
Ensayos con 250mg/L 
de TiO2 
Ensayos con 500mg/L 
de TiO2 
2,5 21,2 21,1 21,8 
5,0 22,2 23,0 23,6 
7,5 22,1 24,4 24,5 
10,0 24,6 23,8 23,0 
12,5 22,3 24,5 24,5 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
4.1.4 Comportamiento de la eficiencia con respecto a las dosis de H2O2. 
 
Las gráficas de las eficiencias obtenidas para cada dosis de peróxido a los 50, 85 y 120 
minutos de reacción se presentan a continuación: 
 
 
Figuras 51 a 55. Comportamiento de la eficiencia por dosis de H2O2. 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0 20 40 60 80 100 120
%
 R
e
m
o
c
ió
n
 D
Q
O
Tiempo (minutos)
Eficiencia para ensayos con 2.5 mL/L de peróxido de 
hidrógeno
100 mg/L TiO2
250 mg/L TiO2
500 mg/L TiO2
80 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0 20 40 60 80 100 120
%
 R
e
m
o
c
ió
n
 D
Q
O
Tiempo (minutos)
Eficiencia para ensayos con 5 mL/L de peróxido de hidrógeno
100 mg/L TiO2
250 mg/L TiO2
500 mg/L TiO2
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0 20 40 60 80 100 120
%
 R
e
m
o
c
ió
n
 D
Q
O
Tiempo (minutos)
Eficiencia para ensayos con 7.5 mL/L de peróxido de hidrógeno
100 mg/L TiO2
250 mg/L TiO2
500 mg/L TiO2
81 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
0 20 40 60 80 100 120
%
 R
e
m
o
c
ió
n
 D
Q
O
Tiempo (minutos)
Eficiencia para ensayos con 10 mL/L de peróxido de hidrógeno
100 mg/L TiO2
250 mg/L TiO2
500 mg/L TiO2
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0 20 40 60 80 100 120
%
 R
e
m
o
c
ió
n
 D
Q
O
Tiempo (minutos)
Eficiencia para ensayos con 12.5 mL/L de peróxido de 
hidrógeno
100 mg/L TiO2
250 mg/L TiO2
500 mg/L TiO2
82 
 
El análisis las gráficas anteriores y de las Figuras 56 a 58, en las que se presentan en 
forma de histograma las eficiencias finales por cada una de las dosis de H2O2 muestra 
que: 
 
a) En la medida en que aumenta la concentración de catalizador, se hace menos 
notable la influencia de la modificación de las dosis de peróxido de hidrógeno 
sobre las eficiencias de remoción de la DQO. Para el caso de las dosis de 
peróxido de 10.0 mL/L, la diferencia entre el mayor y menor porcentaje de 
remoción es de 4,2%; mientras que para la dosis de 2.5 mL/L, este rango es de 
36.3%. 
 
b) Para el caso de la concentración de catalizador de 100 mg/L y en un tiempo de 
reacción de 120 minutos, se observa que las dosis de peróxido de hidrógeno y la 
eficiencia de remoción de la DQO se relacionan de manera directa. Sin embargo, 
en los ensayos realizados con 250 mg/L y 500mg/L de TiO2 y para un tiempo de 
reacción de 120 minutos, la relación existente entre las dosis de peróxido y la 
eficiencia del tratamiento inverso no puede determinarse directamente mediante la 
observación de las gráficas. 
. 
83 
 
 
 
Figuras 56 a 58. Eficiencias finales por cada una de las dosis de H2O2. 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
100
%
 R
e
m
o
c
ió
n
 D
Q
O
Conc. de dióxido de titanio (mg/L)
2.5 mL/L
5 mL/L
7.5 mL/L
10 mL/L
12.5 mL/L
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
250
%
R
e
m
o
c
ió
n
 D
Q
O
Conc. de dióxido de titanio (mg/L)
2.5 mL/L
5 mL/L
7.5 mL/L
10 mL/L
12.5 mL/L
46,0
48,0
50,0
52,0
54,0
56,0
58,0
60,0
62,0
500
%
 R
e
m
o
c
ió
n
 D
Q
O
Conc. de dióxido de titanio (mg/L)
2.5 mL/L
5 mL/L
7.5 mL/L
10 mL/L
12.5 mL/L
84 
 
4.1.5 Correlación entre la eficiencia del tratamiento y el pH de la solución 
 
Las Figuras 59, 60 y 61 muestran gráficamente la variación que experimenta el pH a 
medida que aumenta la eficiencia del tratamiento fotocatalítico de los líquidos fijadores 
agotados. 
 
 
Figuras 59 a 61. Correlación ente el pH y las eficiencias de remoción obtenidas. 
 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
 
 
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
7,0 22,0 37,0 52,0
p
H
% Remoción DQO
100 mg/L de catalizador
2.5 mL/L de peróxido
5.0 mL/L de peróxido
7.5 mL/L de peróxido
10.0 mL/L de peróxido
12.5 mL/L de peróxido
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
27,0 37,0 47,0 57,0
p
H
% Remoción DQO
250 mg/L de catalizador
2.5 mL/L de peróxido
5.0 mL/L de peróxido
7.5 mL/L de peróxido
10.0 mL/L de peróxido
12.5 mL/L de peróxido
85 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
De acuerdo a las gráficas, la cantidad de peróxido de hidrógeno aplicado al sistema es el 
principal factor modificante del pH de la muestra sometida a tratamiento. Sin embargo, la 
relación entre la eficiencia final y la variación del pH no es siempre la misma para iguales 
dosis de peróxido con diferentes concentraciones de catalizador. 
 
 Ensayos con 100 mg/L de TiO2 
 
En estos ensayos las mejores eficiencias fueron obtenidas a un pH final ácido. Nótese 
que para la prueba con una dosis de peróxido de hidrógeno de 12,5 mL/L, la cual arrojó 
los mejores resultados de remoción en esta serie de corridas, el pH osciló en un rango 
entre 4,9 y 5,8 dentro de los 120 minutos de reacción. Las curvas para las demás pruebas 
efectuadas con 100 mg/L de TiO2 muestran que cuanto menos ácida es la muestra, la 
eficiencia del tratamiento es menor. 
 
Como se ha venido recalcando, esta respuesta del sistema se explica por la baja 
concentración de TiO2, que trae como consecuencia que la oxidación que tiene lugar en el 
proceso se deba fundamentalmente a la interacción H2O2 – radiación UV en la solución. 
Cabe resaltar que aunque la concentración de catalizador es baja, es indispensable para 
hacer más efectiva la oxidación de la muestra; hecho que se comprobó en un ensayo sin 
la adición de TiO2 y utilizando 10 mL/L de peróxido de hidrógeno durante 120 minutos de 
radiación; en el cual se obtuvieron los siguientes resultados: 
 
 
 
 
 
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
20,0 30,0 40,0 50,0 60,0
p
H
% Remoción DQO
500 mg/L de catalizador
2.5 mL/L de peróxido
5.0 mL/L de peróxido
7.5 mL/L de peróxido
10.0 mL/L de peróxido
12.5 mL/L de peróxido
86 
 
Tabla 42. Resultados de corrida con 10 mL/L de H2O2, radiación UV y en ausencia de TiO2. 
DQO inicial (mg/L O2) DQO final (mg/L O2) % Remoción DQO Observaciones 
 
6480 
 
4500 
 
30,6 
No se detectó una 
variación significativa en la 
turbidez de la muestra 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
 Ensayos con 250 y 500 mg/L de TiO2 
 
Para las corridas en donde se utilizó 250 mg/L y 500 mg/L de dióxido de titanio se observó 
lo siguiente: 
 
Aún cuando el aumento de la dosis de peróxido de hidrógeno también implica el 
mantenimiento de condiciones de pH más estables (entre mayor es la dosis el pH 
tiende a estabilizarse dentro del rango ácido), las mayores eficiencias fueron 
obtenidas bajo condiciones de pH básicas, caso opuesto a los ensayos con 100 
mg/L de TiO2. Adicionalmente, se evidenció que la eficiencia del tratamiento 
cambia ligeramente con la modificación de la dosis de peróxido de hidrógeno, esdecir, existe una dependencia poco notable de la variable de respuesta (DQO) 
frente a la variable controlada (dosis de H2O2). 
 
En términos generales, no existe una relación evidente entre el pH y la eficiencia para 
concentraciones de TiO2 significativas en la muestra (≥250mg/L). 
 
 
Tabla 43. Consolidado de Eficiencias vs. pH Final de la muestra. 
 
Serie de Corridas 
Dosis de H2O2 
(mL/L) 
Eficiencia Final (%) pH Final 
100 mg/L TiO2 
2,5 21,6 8,5 
5,0 27,4 8,5 
7,5 43,6 7,3 
10,0 50,6 5,9 
12,5 60,1 5,5 
250 mg/L TiO2 
2,5 58,2 7,5 
5,0 34,8 8,6 
7,5 57,2 6,2 
10,0 54,8 5,5 
12,5 46,5 5,3 
500 mg/L TiO2 
2,5 53,0 8,5 
5,0 61,2 8,2 
7,5 59,5 7,4 
10,0 52,3 5,6 
12,5 54,7 5,5 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
 
 
87 
 
4.2. ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LOS DATOS OBTENIDOS DURANTE LA FASE DE 
EXPERIMENTACIÓN. 
 
El análisis estadístico realizado tuvo como objetivo evaluar y determinar cuantitativamente 
el efecto de la modificación de las dosis de peróxido de hidrógeno sobre la eficiencia del 
tratamiento fotocatalítico para el líquido fijador agotado y asimismo, la relación existente 
entre estas dos variables y el pH como medición química de seguimiento, para todas las 
concentraciones de TiO2. 
 
4.2.1 Medidas de Tendencia Central y Variabilidad. 
 
En la Tabla 51 se presentan las principales medidas estadísticas descriptivas de los datos 
obtenidos para todos los ensayos y en las Tabla 52, las mismas medidas aplicadas a 
individualmente a los ensayos con 100, 250 y 500 mg/L de TiO2. 
 
 
Tabla 44. Medidas de Tendencia Central y Variabilidad para todos los ensayos en conjunto. Software: Minitab 
14. 
 
Estadísticos Descriptivos 
 
Variable 
 
N 
 
Rango 
 
Media 
 
Máximo 
 
Mínimo 
Desviación 
Estándar 
Error 
estándar 
de la media 
Eficiencia (% 
Remoción 
DQO) 
 
15 
 
39,6 
 
50,8 
 
61,2 
 
21,6 
 
11,86 
 
3,06 
pH final 15 3,3 6,9 8,6 5,3 1,33 0,35 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
Tabla 45. Medidas de Tendencia Central y Variabilidad para las series de corridas. Software: Minitab 14. 
Estadísticos Descriptivos 
Serie de 
corridas 
Variable N Rango Media Máximo Mínimo Desviación 
Estándar 
Error estándar 
de la media 
 
100 
mg/L 
TiO2 
Eficiencia (% 
Remoción 
DQO) 
 
5 
 
38,5 
 
40,7 
 
60,1 
 
21,6 
 
16 
 
7,16 
 
pH final 
 
5 
 
3 
 
7,1 
 
8,5 
 
5,5 
 
1,41 
 
0,631 
 
250 
mg/L 
TiO2 
Eficiencia (% 
Remoción 
DQO) 
 
5 
 
13,1 
 
55,26 
 
59,6 
 
46,5 
 
5,20 
 
2,33 
 
pH final 
 
5 
 
3,3 
 
6,62 
 
8,6 
 
5,3 
 
1,40 
 
0,627 
 
500 
mg/L 
TiO2 
Eficiencia (% 
Remoción 
DQO) 
 
5 
 
8,9 
 
56,64 
 
61,20 
 
52,30 
 
3,64 
 
1,63 
 
pH final 
 
5 
 
3 
 
7,04 
 
8,5 
 
5,5 
 
1,419 
 
0,635 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
88 
 
Los estadísticos de variabilidad evidencian que para los datos de pH final de las corridas 
existe una baja dispersión con respecto a las medias aritméticas de las muestras, hecho 
que se debe a que los rangos de oscilación de esta medida química de seguimiento son 
relativamente pequeños. Sin embargo, la dispersión de los datos de eficiencia es mayor, 
especialmente para la serie de ensayos de 100 mg/L de TiO2. Sabiendo que la dosis de 
peróxido de hidrógeno fue la variable controlada de la fase de experimentación que en 
todos los ensayos tuvo siempre los mismos valores (2.5, 5.0, 7.5, 10.0 y 12.5 mL/L), es de 
esperarse que este factor, en combinación con la concentración de catalizador utilizada, 
determinen diferentes comportamientos de las variables de respuesta para los tres grupos 
de pruebas por separado. 
 
Con base en este análisis, se realizará la evaluación del tipo de relaciones que existen 
entre las mediciones de seguimiento y las variables controladas. 
 
4.2.2 Análisis de relaciones entre variables. 
 
4.2.2.1 Aplicación de la prueba de Pearson para correlaciones bilaterales. 
 
Mediante la prueba de Pearson se verificó la posible existencia de una relación de tipo 
lineal entre las variables estudiadas. Para validar la linealidad de la función que asocia un 
par de variables se evaluó en primer lugar el valor del coeficiente de correlación de 
Pearson. Cuanto más se aproxime éste a 1, la relación será más cercana a una recta. 
Adicionalmente, el signo de este valor es un indicador del carácter directo o inverso de la 
misma. 
 
Posteriormente, se analizó el nivel de significancia bilateral de la prueba que, en caso de 
tomar valores inferiores a 0,05 (es decir, al error máximo permitido del 5%), se puede 
afirmar que la relación se aproxima a una función lineal. A continuación se presentan los 
resultados obtenidos para cada par de variables en las diferentes series de corridas. 
 
 
Tabla 46. Matriz de correlaciones de Pearson. 
 
 
Serie de 
Corridas 
 
Variable 
controlada 
 Variables de respuesta 
pH final Eficiencia (% 
Remoción DQO) 
 
100 mg/L de 
TiO2 
 
Dosis de H2O2 
Corr. de Pearson -0,964 0,990 
Signif. Bilateral 0,008 0,001 
N 5 5 
 
250 mg/L de 
TiO2 
 
Dosis de H2O2 
Corr. de Pearson -0,846 -0,857 
Signif. Bilateral 0,071 0,063 
N 5 5 
 
500 mg/L de 
TiO2 
 
Dosis de H2O2 
Corr. de Pearson -0,958 -0,457 
Signif. Bilateral 0,010 0,439 
N 5 5 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
El desarrollo de la matriz de correlaciones de Pearson para los pares de variables 
analizadas demuestra que: 
89 
 
 
a) Para la serie de corridas en la que se empleó TiO2 en una concentración de 100 
mg/L, es posible afirmar con un nivel de confianza superior al 95%, que existe una 
correlación lineal directa entre la dosis de peróxido de hidrógeno aplicada y la 
eficiencia del tratamiento; e inversa entre la dosis de peróxido de hidrógeno y el 
pH final. Esto demuestra que en este caso, la variable controlada influye 
fuertemente sobre las de respuesta y su incremento implica el aumento de la 
eficiencia final del proceso fotocatalítico y la obtención de menores valores de pH 
finales en la muestra tratada. 
 
b) En los ensayos con 250 mg/L de catalizador, la dosis de peróxido de hidrógeno no 
se correlaciona linealmente con el pH final del líquido fijador agotado ni con la 
eficiencia final del tratamiento. Si bien los valores p obtenidos son más cercanos a 
-1 que a 0, no es posible validar la prueba debido a que los niveles de significancia 
son mayores al error máximo aceptable del 5%. Sin embargo, es claro que si bien 
las relaciones analizadas no son de carácter lineal, el signo negativo del valor P 
indica que son de tipo inverso. 
 
c) Existe una correlación lineal de carácter inverso entre el pH final de la muestra y 
las dosis de peróxido de hidrógeno en la serie de corridas en la cual se utilizó 500 
mg/L de TiO2. Por el contrario, la comparación entre las dosis de H2O2 y la 
eficiencia del tratamiento evidencia que la relación entre estas dos variables no 
tiene el comportamiento de una recta, teniendo en cuenta que el valor p obtenido 
para este caso es más cercano a 0 que a 1. 
 
En las siguientes figuras, se presenta el ajuste gráfico para las correlaciones identificadas 
como lineales mediante la prueba de Pearson y las ecuaciones producto de la regresión 
realizada. Para los otros pares de variables, deberán evaluarse relaciones no lineales. 
 
 
Figura 62. Correlación entre el pH final y la dosis de H2O2 para las pruebas con 100 mg/L de TiO2. 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
y = -0,344x + 9,72
R² = 0,9301
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
9,5
2,5 5 7,5 10 12,5
p
H
Dosis de peróxido de hidrógeno (mL/L)
100 mg/L de TiO2
90 
 
 
 
Figura 63. Correlación entre la eficiencia y la dosis de H2O2 para las pruebas con 100 mg/L de TiO2. 
 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
 
Figura 64. Correlación entre el pH final y la dosis de H2O2 para las pruebas con 500 mg/L de TiO2. 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
y = 4,008x + 10,6
R² = 0,98
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
2,5 5 7,5 10 12,5
%
 d
e
 R
e
m
o
c
ió
n
 D
Q
O
Dosis de peróxidode hidrógeno (mL/L)
100 mg/L de TiO2
y = -0,344x + 9,62
R² = 0,9185
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
2,5 5 7,5 10 12,5
p
H
Dosis de peróxido de hidrógeno (mL/L)
500 mg/L de TiO2
91 
 
4.2.2.2 Aplicación de regresiones polinómicas para correlaciones bilaterales. 
 
Mediante las regresiones polinómicas, se ajustaron las relaciones entre los pares de 
variables que no mostraron una tendencia lineal de acuerdo a las pruebas de Pearson. 
Una vez más, el criterio principal para identificar una correlación como positiva, es un nivel 
de significancia de la regresión inferior a 0,05 (valor p del término de mayor orden de la 
ecuación). 
 
 Ajuste a un polinomio de segundo orden. 
 
En la Tabla 54 se muestran los resultados de la aplicación de un polinomio de segundo 
orden para los pares de variables cuyo análisis no arrojó una correlación positiva en las 
pruebas de Pearson. El detalle de las regresiones se presenta en el Anexo J. 
 
 
Tabla 47. Matriz de regresiones polinómicas de segundo orden. Software: Statgraphics Plus. 
 
Serie de 
Corridas 
 
Variable 
controlada 
 Variables de respuesta 
pH final Eficiencia (% 
Remoción DQO) 
 
250 mg/L de 
TiO2 
 
Dosis de H2O2 
R-cuadrado 0,722 0,984 
Error absoluto de 
la media 
 
1,045 
 
0,472 
Signif. Bilateral 0,839 0,031 
N 5 5 
 
 
500 mg/L de 
TiO2 
 
 
Dosis de H2O2 
R-cuadrado 0,406 
Error absoluto de 
la media 
 
2,266 
Signif. Bilateral 0,500 
N 5 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
A partir de la matriz anterior, se puede afirmar que solamente la eficiencia del tratamiento 
y la dosis de peróxido de hidrógeno en los ensayos con 250 mg/L de TiO2 tienen un buen 
ajuste a una función polinómica de segundo orden. El coeficiente R2 indica que ésta 
explica el 98,35% de la variabilidad en el porcentaje de remoción de la DQO con respecto 
a la modificación de la dosis de H2O2, de acuerdo a la ecuación: 
 
 
Ecuación 13. Función polinómica para Eficiencia vs. Dosis de H2O2 en ensayos con 250 mg/L de TiO2. 
 
% Remoción DQO = (54,02 + 2,19771*Dosis de H2O2) – (0,221714*Dosis de H2O2)
2 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
Como el valor p es inferior a 0.05, el orden de la función es estadísticamente significativo 
con un nivel de confianza del 95%, razón por la cual no es necesario considerar otro tipo 
de modelo. En la Figura 67 se observa cómo la representación gráfica de la ecuación 
92 
 
anterior se encuentra dentro de los límites de predicción (color fucsia) y de confianza 
(color rojo). 
 
 
Figura 65. Ajuste a un polinomio de orden 2 de la Eficiencia vs. Dosis de H2O2 en ensayos con 250 mg/L de 
TiO2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
Para los dos pares de variables faltantes, deberá probarse otro modelo que describa su 
relación. 
 
 
 Ajuste a un polinomio de tercer orden. 
 
En la Tabla 55 se muestran los resultados de la aplicación de un polinomio de tercer 
orden para los pares de variables faltantes. El detalle de las regresiones se presenta en el 
Anexo J. 
 
 
Tabla 48. Matriz de regresiones polinómicas de tercer orden. Software: Statgraphics Plus. 
 
Serie de 
Corridas 
 
Variable 
controlada 
 Variables de respuesta 
pH final Eficiencia (% 
Remoción DQO) 
 
250 mg/L de 
TiO2 
 
Dosis de H2O2 
R-cuadrado 0,9256 
Error absoluto de 
la media 
0,293 
Signif. Bilateral 0,3463 
N 5 
 
 
500 mg/L de 
TiO2 
 
 
Dosis de H2O2 
R-cuadrado 0,9529 
Error absoluto de 
la media 
 0,6034 
Signif. Bilateral 0,1817 
N 5 
Fuente: Los Autores, 2009. 
93 
 
Los coeficientes R2 que se obtuvieron son superiores al 90%, lo cual es indicador de un 
ajuste aceptable de las variables al modelo polinómico de tercer orden. Las siguientes 
ecuaciones representan las funciones generadas: 
 
 
Ecuación 14. Función polinómica para el pH final vs. Dosis de H2O2 en ensayos con 250 mg/L de TiO2. 
 
pH = 2,82 + (3,00095*Dosis de Peróxido) – (0,490286*Dosis de Peróxido2) + 
(0,0213333*Dosis de Peróxido3) 
 
Fuente: Los Autores, 2009 
 
 
Ecuación 15. Función polinómica para Eficiencia vs. Dosis de H2O2 en ensayos con 500 mg/L de TiO2. 
 
 
% Remoción DQO = 29,94 + (15,0276*Dosis de Peróxido) – (2,17829*Dosis de 
Peróxido2) + (0,0906667*Dosis de Peróxido3) 
 
Fuente: Los Autores, 2009 
 
 
Sin embargo, los valores de significancia bilateral que se observaron, no permiten afirmar 
que la regresión polinómica de tercer orden describa de una manera estadísticamente 
válida la relación existente entre el pH final en la serie de ensayos con 250mg/L de TiO2, 
la eficiencia en la serie de 500 mg/L de TiO2 y las dosis de peróxido de hidrógeno. 
 
 
Figura 66. Ajuste a un polinomio de orden 3 del pH final vs. Dosis de H2O2 en ensayos con 250 mg/L de TiO2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
94 
 
 
Figura 67. Ajuste a un polinomio de orden 3 de la eficiencia final vs. Dosis de H2O2 en ensayos con 500 mg/L 
de TiO2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
Estadísticamente, en los ensayos con 250 mg/L de TiO2, el pH final de la muestra no se 
relaciona con la dosis aplicada de peróxido de hidrógeno. Igualmente, para el caso de las 
corridas en las cuales se utilizó una concentración de TiO2 de 500 mg/L, no existe una 
manera de predecir con confiabilidad el comportamiento de la eficiencia del tratamiento 
fotocatalítico frente a la variación de la dosis de H2O2. 
 
Lo anterior confirma lo observado en el análisis gráfico de resultados, en el cual se 
planteó que conforme se incrementa la concentración de anatasa en el sistema piloto de 
fotocatálisis para líquidos fijadores agotados, la eficiencia global determinada como el 
porcentaje de remoción de la DQO se hace independiente de la dosis de peróxido de 
hidrógeno aplicada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
95 
 
4.3 SELECCIÓN DE CONDICIONES ÓPTIMAS DE OPERACIÓN DEL REACTOR 
FOTOCATALÍTICO 
 
 
De acuerdo con las variables estudiadas, se seleccionaron las siguientes condiciones de 
operación del reactor piloto fotocatalítico. 
 
 
Tabla 49. Condiciones óptimas de operación del reactor fotocatalítico 
 
Variable 
Valor 
óptimo 
Justificación 
Tiempo de 
reacción 
120 minutos 
Las mayores eficiencias se obtuvieron en el mayor tiempo de 
reacción 
Concentración 
TiO2 
500 mg/L 
El mejor resultado de todos los ensayos se obtuvo con esta 
concentración. 
Permite reducir el requerimiento de peróxido de hidrógeno a 
aplicar. 
Dosis H2O2 5 mL/L 
El mejor resultado de todos los ensayos se obtuvo con esta dosis. 
Se obtienen eficiencias similares con dosis superiores. 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
4.3.1 Resultados de la aplicación de las condiciones óptimas de operación del 
Reactor Fotocatalítico. 
 
Conforme a las condiciones de operación óptimas establecidas se efectuó una corrida 
final de la unidad piloto, a partir del cual se realizó una caracterización que se presenta en 
la Tabla 50. 
 
Tabla 50. Caracterización muestra tratada bajo condiciones óptimas de operación del reactor fotocatalítico. 
Parámetro Método 
Expresada 
como 
Caracterización 
inicial 
Muestra 
diluida 
1:10 
Muestra 
diluida 
tratada 
Norma 
(res. 
1074/97) 
AMONIO Fotométrico mg/L N N.D. N.D. N.D. N.A 
DBO5 
SM 5210 – B y 
OXITOP 
mg/L O2 11466 1146,6 37,0 1000 
DQO Fotométrico mg/L O2 64431 6443,1 2575,0 2000 
pH SM 4500 H
+
 - B mg/L 4,8 4,9 8,0 5 – 9 
PLATA SM 3500 Ag - B mg/L 24,6 2,46 1,7 0,1 
SULFATOS 
SM 4500 
(SO4)-2 - E 
mg/L 5000 500 1230,0 N.A 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
Del análisis de la tabla anterior se extrae lo siguiente: 
 
a) La caracterización final evidencia que la muestra tratada incumple en los 
parámetros DQO y Plata de acuerdo con la norma Distrital para vertimientos 
(Resolución 1074 de 1997). 
96 
 
 
b) Para la DBO5, se obtuvo un porcentaje de remoción del 96,8%. 
 
c) Es necesario diferenciar entre el material de carácter biodegradable presente en la 
muestra (representado por la DBO5que fue removida en un 96,8%) y el no 
biodegradable. La DQO se removió en un 61,2%, mostrando que el sistema es 
insuficiente para tratar en su totalidad mezclas complejas de compuestos 
inorgánicos, como el líquido fijador agotado. 
 
d) De lo anterior, se puede concluir que aún cuando la fotocatálisis no demostró una 
eficiencia significativa en la remoción de compuestos no biodegradables en los 
líquidos fijadores agotados; sí constituye una poderosa herramienta para el 
tratamiento de la fracción biodegradable de este tipo de residuos. 
 
e) El 31% correspondiente a la remoción de la plata puede ser atribuido a la foto-
deposición de ésta en la superficie del catalizador. 
 
f) Hay un importante incremento en la concentración de sulfatos, como resultado de 
la oxidación de compuestos de azufre, los cuales se encuentran presentes en el 
residuo líquido. Este resultado no es inesperado, debido al aumento de la 
turbiedad observado en la muestra durante de las corridas en la fase de 
experimentación y el alto contenido de tiosulfato y bisulfito de sodio de los líquidos 
fijadores agotados. 
 
 
Figura 68. Liberación de SO4
-2
 en función del tiempo de iluminación. 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
 
 
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
L
ib
e
ra
c
ió
n
 d
e
 S
O
4
-2
 
(m
g
/l
)
Tiempo de iluminación
0
120
97 
 
4.3.2 Ensayo de fotocatálisis heterogénea aplicando tratamiento previo de la 
muestra. 
 
Si bien las condiciones iniciales de operación del reactor y los rangos de trabajo de las 
variables de estudio en el proceso fotocatalítico para líquidos fijadores agotados fueron 
definidas con anterioridad a los experimentos atinentes a la investigación, el análisis de 
los resultados obtenidos condujo a la realización de una prueba adicional con los 
siguientes objetivos: 
 
a) Determinar si la eficiencia del tratamiento fotocatalítico para los líquidos fijadores 
agotados aumentaba de manera significativa al utilizar una muestra con un menor 
grado de dilución sometida a pretratamiento. 
 
b) Generar una mayor cantidad de información sobre las posibilidades que ofrece la 
fotocatálisis aplicada al tratamiento de la muestra. Teniendo en cuenta los insumos 
requeridos en laboratorio a escala piloto, es posible evaluar con mayor claridad la 
viabilidad técnica y ambiental de la alternativa estudiada. 
 
A continuación se describen los detalles de la prueba efectuada, posterior a la fase de 
experimentación y al análisis de resultados. 
 
4.3.2.1 Pretratamiento de la muestra. 
 
Conocidas las condiciones físicas y químicas más relevantes del líquido y sabiendo que 
son las sales azufradas sus principales componentes, se optó por adoptar un tratamiento 
químico de tipo oxidativo (ver Numeral 2.1.3.1, Tecnologías de Oxidación/Reducción), 
para la muestra diluida con agua desionizada a razón de 1 a 1. 
 
Lo anterior, con el fin de garantizar una menor concentración de compuestos susceptibles 
de ser foto-oxidados y por ende, un rendimiento apreciable del sistema que no implicara el 
aumento del tiempo de reacción ni un incremento dramático de la dosis de peróxido de 
hidrógeno requerida para lograr una interacción efectiva entre el dióxido de titanio, la fase 
líquida y la radiación ultravioleta. 
 
El agente químico más apropiado para llevar a cabo la oxidación previa se seleccionó a 
partir de la realización de las pruebas que se presentan en la Tabla 48, partiendo de una 
lista de sustancias que, de acuerdo con los antecedentes85, podrían remover de la 
muestra parte de las sales inorgánicas de tiosulfato que, como ya se mencionó, son los 
compuestos más abundantes en el líquido fijador agotado. 
 
A continuación, los compuestos oxidantes con los cuales se efectuaron los ensayos y su 
reacción con el componente principal de los líquidos fijadores agotados: 
 
 
 
 
 
 
 
85
 BOBER, T., et al. Op. cit., p. 9. 
98 
 
 
Tabla 51. Oxidantes empleados en los ensayos. 
 
Compuesto Reacción con el ion tiosulfato 
Permanganato de potasio 8KMnO4 + 3S2O3
-2
 + 2H
+
 → 8MnO4(s) + 6SO4
-2
 + 8K
+
 + H2O 
Dicromato de potasio K2Cr2O7 + S2O3
-2
 + H
+
 → 2Cr
+3
 + 2SO4
-2
 + 2K
+
 + 2H2O 
Peróxido de hidrógeno 2S2O3
-2
 + 5H2O2 → 4SO4
-2
 + 10H
+
 
Ácido Nítrico (S2O3)
-2
 + HNO3 → SO2 + S + H2O + 2NO3 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
Una cantidad de 0,5mL de cada uno de estos reactivos fue adicionada individualmente a 
celdas con 5mL de muestra diluida y las observaciones fueron registradas y analizadas 
para visualmente, evaluar la eficacia de cada uno de ellos. 
 
 
Tabla 52. Pruebas realizadas para la selección del agente oxidante. 
 
Oxidante Observaciones Oxidante Observaciones 
Permanganato 
de potasio 
1000ppm 
 
 
 
 
 
 
 
 
Peróxido de 
hidrógeno al 
30% 
 
Dicromato de 
potasio 
1000ppm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ácido Nítrico 
concentrado 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
De todos los reactivos químicos utilizados, el seleccionado para tratar la muestra antes de 
la fotocatálisis fue el peróxido de hidrógeno al 30%, debido a que su aplicación ocasionó 
la formación inmediata de un precipitado a partir de la solución, haciéndose posible la 
posterior filtración de la misma para separar las dos fases resultantes. 
 
De esta forma, se procedió a adicionar el oxidante a 3 litros de muestra al 50%. La dosis 
requerida para lograr el desencadenamiento de la oxidación se determinó de manera 
experimental, obteniéndose que para un volumen de 100mL de líquido fijador agotado al 
50% se necesitó 0,5 mL de H2O2 al 30% para garantizar la precipitación deseada. El 
procedimiento de pretratamiento se resume en la Figura 63. 
 
99 
 
 
Figura 69. Procedimiento de pretratamiento de la muestra. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
4.3.2.2 Condiciones de operación del reactor fotocatalítico. 
 
La prueba con la muestra pretratada en la unidad piloto de fotocatálisis heterogénea se 
efectuó bajo las siguientes condiciones de operación: 
 
Tiempo de reacción: 120 minutos, siguiendo lo planteado para los ensayos 
llevados a cabo durante la fase de experimentación. Esto en aras de comparar la 
diferencia entre los resultados obtenidos previamente y la eficiencia del tratamiento 
para la muestra diluida en proporciones 1:1 y sometida a pretratamiento, dentro de 
un mismo intervalo de tiempo. 
 
Dosis de catalizador: La concentración de TiO2 tipo anatasa empleada fue de 
500mg/L, puesto que en primer lugar, fue ésta la dosis con la cual se obtuvo la 
INICIO 
1. Preparar 3 litros de muestra 
diluida al 1:2, siguiendo el 
procedimiento del Anexo G 
2. Separar la muestra en 3 
beakers de 1L 
3. Adicionar lentamente a cada 
beaker 50mL de H2O2 al 30% 
4. Esperar 30 minutos para asegurar 
la sedimentación total de las sales 
precipitadas 
5. Filtrar el sobrenadante y 
transferir al tanque de 
alimentación del reactor 
fotocatalítico 
6. Alimentar la muestra tratada al 
reactor fotocatalítico e iniciar la 
corrida siguiendo los procedimientos 
del Anexo G y la Figura 33. 
FIN 
6. Adicionar a los 3 Litros 
de filtrado, 3 litros de agua 
desionizada para lograr una 
dilución 1:4 
100 
 
mayor disminución de la DQO durante la fase de experimentación. En segundo 
lugar, pese a que la muestra se trató con anterioridad a la fotocatálisis 
heterogénea, el menor grado de dilución de la misma supone una mayor 
concentración de sales inorgánicas que requieren para su foto-oxidación efectiva, 
una mayor cantidad de sitios activos para dar lugar al intercambio electrónico entre 
las fases líquida y sólida que intervienen en el proceso y cuya disponibilidad 
determina finalmente la eficiencia del mismo, como se observó en el análisis de 
resultados. 
 
Dosis de peróxido de hidrógeno: Por las mismas razones por las que se utilizó 
la mayor de las tres concentraciones de TiO2 adoptadas para la realizaciónde la 
investigación, se escogió una dosis de peróxido de hidrógeno al 30% de 12,5 mL/L 
(la máxima empleada en la experimentación); atendiendo especialmente a la 
necesidad de amplificar las condiciones de operación de la unidad para una 
muestra diluida en proporciones de 1:1 sin exceder el rango de trabajo fijado 
inicialmente para esta variable controlada. 
 
El ensayo se fue realizado siguiendo la misma configuración del sistema piloto que se 
utilizó en las corridas anteriores y teniendo en cuenta los mismos controles de calidad que 
se describen en detalle en los anexos de procedimientos del presente documento. 
 
4.3.2.3 Resultados de la prueba. 
 
Para obtener datos comparables con los resultados de las pruebas anteriores, la medición 
química de seguimiento fue la determinación de la DQO de la muestra por el método 
fotométrico en los siguientes puntos del experimento: 
 
a) Antes de efectuar la dilución 1:1 de la muestra. 
b) Después del pretratamiento de la muestra diluida. 
c) Después de los 120 minutos de reacción en la unidad de fotocatálisis heterogénea. 
 
En la Tabla 53 se presentan los resultados de la prueba. 
 
Tabla 53. Resultados de la prueba adicional. 
 
Análisis DQO (mg/L) 
Muestra sin diluir 63700 
Muestra diluida 1:1 (calculada) 31850 
Muestra diluida después de pretratamiento 28450 
Eficiencia del pretratamiento 19,7% 
Muestra diluida después de fotocatálisis (120 minutos) 26100 
Eficiencia del tratamiento fotocatalítico 8,2% 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
Se observó que, a pesar del pretratamiento efectuado y de la dilución que se hizo de la 
muestra, las eficiencias obtenidas no son significativas en comparación a los ensayos 
realizados durante la fase de experimentación, utilizando una dilución 1:10. Por otro lado, 
101 
 
el bajo desempeño de la fotocatálisis posterior al pretratamiento de la muestra se debe a 
la adición previa de una alta dosis de peróxido de hidrógeno (50mL por litro de muestra), 
que ocasiona que la aplicación de una segunda dosis en presencia de luz ultravioleta y 
TiO2 no tenga el mismo efecto. 
 
A partir de los anteriores resultados, se concluyó que no es recomendable la 
implementación de la fotocatálisis heterogénea como tratamiento de líquidos fijadores 
agotados cuando la DQO inicial de la muestra supera los 6500 mg/L. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
102 
 
4.4 EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD TÉCNICA Y AMBIENTAL DEL TRATAMIENTO 
FOTOCATALÍTICO. 
 
 
Para dar cumplimiento al tercer objetivo específico de la investigación, se realizó una 
comparación de la viabilidad técnica y ambiental de la fotocatálisis heterogénea como 
tratamiento de los líquidos fijadores agotados una vez se ha removido de ellos la plata 
metálica por electrólisis; frente a la alternativa implementada en la actualidad por la 
empresa gestora del residuo y proveedora de la muestra utilizada en la experimentación, 
Omnium Multisociedades Ltda. 
 
Tomando como base la información recolectada experimentalmente y los datos 
suministrados por el gestor de líquidos fijadores agotados, se adaptó a los requerimientos 
del presente proyecto la metodología de evaluación cualitativa y cuantitativa planteada por 
Cárdenas86, en la cual se establecen diversos aspectos de evaluación con una 
ponderación específica y cuya puntuación se determina a su vez mediante criterios de 
calificación preestablecidos. 
 
4.4.1 Criterios de Evaluación. 
 
De la metodología planteada por Cárdenas87, se tuvieron en cuenta únicamente los 
aspectos aplicables a la presente evaluación, es decir, las implicaciones técnicas y 
ambientales de la implementación de las dos alternativas de tratamiento a comparar. 
Estas dos categorías, se dividieron a su vez en sub-categorías y éstas en ítems. A 
continuación se explica con detalle la organización de los criterios de evaluación. 
 
 Categorías: Son los dos ejes principales del análisis comparativo, a los cuales les 
fue asignado un porcentaje sobre el 100% que representa el total de la evaluación. 
 
 
Tabla 54. Categorías de la evaluación. 
 
Categoría Porcentaje Justificación 
Aspectos Técnicos 60 % 
Aunque los aspectos ambientales son vitales para 
garantizar el manejo ambientalmente sostenible del 
sistema, son los aspectos técnicos los que determinan 
en últimas si la alternativa es física y económicamente 
viable dentro del entorno social. 
Aspectos Ambientales 40 % 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
 Subcategorías: Permiten distribuir la evaluación de las categorías en 
componentes. La ponderación de las subcategorías escogidas y su justificación se 
presentan en la Tabla 57. 
 
 
 
86
 CÁRDENAS, Juan Helderth. Formulación de Alternativas Ambientalmente Apropiadas para la Disposición 
Final de Plaguicidas en Desuso incautados por el Estado. Bogotá, 2005. Universidad de La Salle. p. 91 – 100. 
87
 Ibid., p. 95. 
103 
 
Tabla 55. Subcategorías de la evaluación. 
 
Categoría Subcategoría % Justificación 
Aspectos Técnicos 
Recursos Necesarios 33,3% 
 
Se considera que todas las 
subcategorías tienen la misma 
importancia. 
Desempeño del proceso 33,3% 
Experiencia del proceso 33,3% 
Total 100% 
Aspectos Ambientales 
Impactos Ambientales 100% 
Total 100% 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
 
 Ítems: Constituyen los elementos más puntuales de la metodología y son 
finalmente, los aspectos calificables de la misma. Cada Ítem está representado por 
un porcentaje que servirá para ponderar la calificación asignada, como se muestra 
a continuación: 
 
Tabla 56. Ítems de la evaluación. 
 
Subcategoría Ítem % Justificación 
Recursos 
Necesarios 
Agua 16,7% 
 
 
 
 
 
 
 
Debido a que cada uno de los 
ítems se considera como 
determinante en la evaluación 
de la viabilidad técnica y 
ambiental de los sistemas a 
compararse, se les asignó, a 
criterio de los autores, el 
mismo porcentaje sobre el 
100% de cada subcategoría. 
Energía 16,7% 
Laboratorio 16,7% 
Equipos y materiales 16,7% 
Requerimientos de sustancias químicas 16,7% 
Transporte 16,7% 
Total 100% 
Desempeño del 
proceso 
Eficiencia 12,5% 
Aplicabilidad 12,5% 
Capacidad nominal del proceso 12,5% 
Requerimientos de un pretratamiento 
mínimo 
12,5% 
Requerimientos de post-tratamiento 12,5% 
Operabilidad del proceso 12,5% 
Mantenimiento 12,5% 
Capacitación 12,5% 
Total 100% 
Experiencia del 
proceso 
Experiencia en Colombia 50% 
Normatividad aplicable 50% 
Total 100% 
Impactos 
Ambientales 
Componente aire (emisiones 
atmosféricas) 
16,7% 
Componente aire (ruido) 16,7% 
Componente agua 16,7% 
Componente suelo 16,7% 
Componente humano 16,7% 
Generación de residuos 16,7% 
Total 100% 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
 
104 
 
4.4.2 Criterios de Calificación. 
 
Para la calificación de los Ítems de la matriz de evaluación de la viabilidad económica y 
técnica de las alternativas estudiadas, se utilizaron los siguientes valores: 
 
 
Tabla 57. Puntajes para la calificación. 
 
Puntaje Valoración 
1 Corresponde al escenario menos favorable. 
2 Corresponde a un escenario medianamente favorable. 
3 Corresponde al escenario más favorable. 
 
Fuente: Adaptado por los Autores de Cárdenas
88
, 2009. 
 
 
La especificación de los criterios de calificación se presenta en el Anexo K del presente 
documento, al igual que la metodología de cálculo de la ponderación real de los ítems 
sobre el 100%, que corresponde al total de la evaluación. La calificación asignada a cada 
ítem se multiplicó por esta ponderación para obtener los puntajes finales para los dos 
procesos comparados y de esta manera, poder determinar cuál de las dos alternativas es 
más viable desde el punto de vista técnico y ambiental. 
 
 
4.4.3 Aplicación de la Metodología y Análisis de los Resultados. 
 
Una vez calculada la ponderación real de los ítems, se prosiguió a calificarlos con las 
puntuaciones 1, 2 o 3. La asignacióndel puntaje se basó en el estudio de ambos sistemas 
(fotocatálisis y evaporación de los líquidos fijadores agotados), realizado mediante la 
recopilación de información de los mismos durante la fase de experimentación y de 
recopilación bibliográfica. 
 
Para reducir el grado de subjetividad de la evaluación, a comparación de las implicaciones 
técnicas de las dos alternativas se efectuó por medio de a) la determinación del costo 
mensual de la adquisición de recursos e insumos según precios actuales consultados por 
los autores y b) el análisis mediante diagramas de flujo del funcionamiento y 
requerimientos específicos de ambas unidades. Por otro lado, la evaluación ambiental se 
realizó de acuerdo al juicio de los autores teniendo en cuenta la observación de ambos 
procesos y la información recopilada. Esta base conceptual se presenta en el Anexo L del 
documento. 
 
La tabla siguiente muestra los resultados de la aplicación de la metodología seleccionada. 
 
 
 
 
 
 
 
88
 Ibid., p. 97. 
105 
 
Tabla 58. Aplicación de la metodología de evaluación de viabilidad técnica y ambiental. 
 
Aspecto Ponderación 
FOTOCATÁLISIS EVAPORACIÓN 
C
a
li
fi
c
a
c
ió
n
 
C
a
li
fi
c
a
c
ió
n
 
p
o
n
d
e
ra
d
a
 
C
a
li
fi
c
a
c
ió
n
 
C
a
li
fi
c
a
c
ió
n
 
p
o
n
d
e
ra
d
a
 
1. ASPECTOS TÉCNICOS 
1.1 Recursos Necesarios 
Agua 1 0,033 2 0,067 
Energía 1 0,033 1 0,033 
Laboratorio 1 0,033 1 0,033 
Equipos y materiales 2 0,067 2 0,067 
Sustancias químicas 1 0,033 2 0,067 
Transporte 3 0,1 1 0,033 
Subtotal 0,30 0,30 
1.2 Desempeño del Proceso 
Eficiencia 2 0,050 3 0,075 
Aplicabilidad 3 0,075 3 0,075 
Capacidad nominal del proceso 1 0,025 2 0,050 
Pretratamiento mínimo 2 0,050 3 0,075 
Postratamiento 2 0,050 3 0,075 
Operabilidad del proceso 2 0,050 2 0,050 
Mantenimiento 2 0,050 2 0,050 
Capacitación 2 0,050 3 0,075 
Subtotal 0,43 0,50 
1.3 Experiencia del Proceso 
Experiencia en Colombia 1 0,100 2 0,200 
Experiencia internacional 2 0,200 3 0,300 
Subtotal 0,30 0,50 
2. ASPECTOS AMBIENTALES 
2.1 Impactos Ambientales 
Emisiones atmosféricas 2 0,133 2 0,133 
Ruido 3 0,200 3 0,200 
Componente agua 1 0,067 3 0,200 
Componente suelo 2 0,133 1 0,067 
Componente humano 3 0,200 3 0,200 
Generación de residuos 1 0,067 1 0,067 
Subtotal 0,800 0,867 
TOTAL 100% 1,63 2,17 
Porcentaje sobre el puntaje máximo 54,33% 72,33% 
 
Fuente: Los Autores, 2009. 
106 
 
 
 
Como se observa en la tabla, la alternativa de tratamiento para líquidos fijadores agotados 
más recomendable desde el punto de vista técnico y ambiental es la evaporación. Del 
análisis de viabilidad se puede concluir lo siguiente: 
 
 Ambos sistemas tienen el mismo puntaje en la subcategoría de Recursos 
Necesarios. Sin embargo, para la fotocatálisis hay una mayor exigencia en lo que 
respecta a agua, reactivos y equipos de laboratorio. No obstante, debido al diseño 
compacto de la unidad es posible transportarla a las instalaciones del generador; 
evitando así gastos extra por concepto de almacenamiento del residuo y 
transporte, que sí deben ser tenidos en cuenta en los costos totales del 
evaporador. 
 
 De acuerdo a la evaluación de la subcategoría de Desempeño del Proceso, la 
fotocatálisis heterogénea presenta algunas limitaciones frente al sistema de 
evaporación. Dentro de ellas está la eficiencia del tratamiento, la cual es 
insuficiente para lograr el cumplimiento de algunos de los parámetros de la norma 
distrital para vertimientos (Resolución 1074 de 1997). Según lo observado en la 
fase de experimentación, para alcanzar el cumplimiento normativo se requiere de 
un pretratamiento con el objetivo de garantizar una DQO inicial de máximo 6500 
mg/L de O2; además de un post-tratamiento para asegurar que los parámetros que 
aún no están por debajo del límite máximo permisible alcancen valores aceptables. 
Por otro lado, la evaporación constituye un tratamiento de alta eficiencia en el cual 
se recupera agua y se genera un lodo de carácter peligroso que debe disponerse 
finalmente en una celda de seguridad. 
 
 La capacidad nominal del sistema de fotocatálisis implica que sea una alternativa 
recomendable únicamente para pequeños generadores de líquidos fijadores 
agotados. Por otro lado, demanda un nivel de capacitación más alto que el equipo 
de evaporación, como consecuencia de los requerimientos de laboratorio de la 
unidad y de las numerosas variables que influyen en el proceso y deben ser 
controladas. 
 
 Aunque la tecnología fotocatalítica ha sido aplicada ampliamente en el ámbito 
investigativo, su implementación a escala real es todavía muy limitada dentro y 
fuera del país. Para el caso específico de los líquidos fijadores agotados, no 
existen registros bibliográficos de experiencias en las que se haya tratado el 
residuo real. 
 
 La unidad piloto de fotocatálisis, tal y como fue empleada en la fase de 
experimentación del proyecto, representa aproximadamente el mismo impacto 
ambiental global que el sistema de evaporación. Sin embargo, la diferencia que 
existe es la cantidad y calidad de agua que debió ser utilizada para lograr en el 
afluente una DQO de 6500 mg/L. 
 
 
 
107 
 
 
5. CONCLUSIONES 
 
 
Se alcanzó un porcentaje de degradación de la materia orgánica presente en los líquidos 
fijadores agotados (expresada en términos de la DBO5) superior al 90%, en un tiempo de 
reacción (exposición a la radiación ultravioleta) de 120 minutos en la unidad piloto de 
fotocatálisis heterogénea, para los ensayos realizados variando la concentración de 
catalizador y dosis de peróxido de hidrogeno. 
 
 
Se determinó que para las condiciones de experimentación, la concentración óptima de 
dióxido de titanio como catalizador en el tratamiento de los líquidos fijadores agotados 
mediante fotocatálisis heterogénea fue de 500 mg/L, y en combinación con el catalizador 
la dosis óptima de peróxido de hidrógeno al 30% fue de 5mL/L; con 120 minutos de 
exposición a la radiación UV. Bajo estas condiciones, la eficiencia global del tratamiento 
es del 61,2%, en remoción de la DQO. 
 
 
Aún cuando la fotocatálisis no demostró una eficiencia significativa en la remoción de 
compuestos no biodegradables en los líquidos fijadores agotados, sí constituye una 
poderosa herramienta para el tratamiento de la fracción biodegradable de este tipo de 
residuos, ya que se logró una remoción en términos de DBO5 de 96,8%. Por otro lado, se 
observó una remoción de la DQO de 61,2%; la cual corresponde casi en su totalidad a la 
fracción no biodegradable de la muestra. 
 
 
Se determinó que cuando se utilizó la menor de las concentraciones de dióxido de titanio 
seleccionadas (100mg/L), la eficiencia del tratamiento está fuertemente ligada a la dosis 
de peróxido de hidrógeno adicionada; señalando que para la menor dosis (2,5mL/L) se 
obtuvo un 21,6% de remoción, mientras que la mayor dosis (12.5mL/L) se obtuvo el 
60,1% de remoción de DQO. Al aumentar la concentración de TiO2 (en el caso de los 
ensayos realizados con 250 mg/L y 500 mg/L), la eficiencia se hace menos dependiente 
de la cantidad de oxidante utilizada, de modo que para las pruebas desarrolladas con una 
concentración de catalizador de 250mg/L con dosis de peróxido de hidrogeno de 2.5 mL/L 
se obtuvo un 58,2% de remoción, y con dosis de peróxido de hidrogeno de 12.5 mL/L se 
logró un 46,5% de remoción de la DQO. 
 
 
Para la serie de corridas en la que se empleó TiO2 en una concentración de 100 mg/L, se 
puede afirmar con de confianza superior al 95% que existe una correlación lineal directa 
entre la dosis de peróxido de hidrógeno aplicada y la eficiencia del tratamiento; y lineal e 
inversa entre la dosis de peróxido de hidrógeno y el pH final. La dosis de peróxido de 
hidrogeno influye fuertemente sobre la variable respuesta y su incremento implica el 
aumento de la eficiencia final del proceso fotocatalítico y la obtenciónde menores valores 
de pH finales en la muestra tratada. Para la menor dosis de peróxido de hidrogeno (2.5 
mL/L) el pHfinal de 8.5 se logró una eficiencia del 21,6%, mientras que para la mayor dosis 
de peróxido de hidrogeno (12.5mL/L), con un pHfinal de 5.5, se obtuvo una eficiencia del 
58.2%. 
108 
 
 
 
En los ensayos en los que se emplearon concentraciones de dióxido de titanio superiores 
a 100 mg/L, no se encontró una correlación directa entre las dosis de peróxido de 
hidrógeno y la eficiencia final del tratamiento, ni entre las dosis de peróxido de hidrógeno 
y el pH final de la muestra. La eficiencia del tratamiento fotocatalítico con concentraciones 
de 250 mg/L y con una dosis de peróxido de hidrogeno de 2.5 mL/L con un pHfinal 7.5 
presentó una eficiencia de 58,2%, mientras que para una dosis de peróxido de hidrogeno 
de 12.5 mL/L con un pHfinal 5.3 la eficiencia reportada es del 46.5%. 
 
 
La temperatura del líquido fijador agotado durante el proceso de fotocatálisis heterogénea 
no tiene influencia significativa sobre la eficiencia del tratamiento, pero sí se ve modificada 
en el transcurso del mismo, debido al carácter exotérmico de las reacciones de oxidación 
del residuo y a la circulación constante del fluido en el sistema. Se observó un incremento 
en la temperatura de hasta 5.1°C. 
 
 
Aunque el tiempo máximo de reacción fue de 120 minutos, durante la fase de 
experimentación y por medio del análisis de resultados, se determinó que después de los 
primeros 50 minutos de exposición de la muestra a la radiación ultravioleta la actividad 
fotocatalítica empieza a disminuir como consecuencia de la saturación del catalizador, de 
la descomposición del peróxido de hidrógeno adicionado al inicio de las pruebas, a la 
formación de iones sulfato que inhiben parcialmente el proceso de fotocatálisis, a la 
disminución de la concentración de iones inorgánicos susceptibles de ser oxidados y a la 
reducción en la tasa formación de radicales OH•. 
 
 
Pese a la gran aplicabilidad de la fotocatálisis en el tratamiento de efluentes de alta 
toxicidad y con compuestos de difícil destrucción, en el caso particular de los líquidos 
fijadores agotados no constituye una alternativa viable desde los puntos de vista técnico y 
ambiental, cuando es empleada como única etapa del tratamiento. 
 
. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
109 
 
 
RECOMENDACIONES 
 
 
El pH es una de las variables que tienen mayor influencia sobre el rendimiento del 
proceso fotocatalítico. Se recomienda, para estudios posteriores, implementar diseños 
experimentales en los cuales se seleccione el pH como variable de control y se evalúe el 
efecto del mismo sobre la degradación de sustancias contaminantes. 
 
 
Con el fin de determinar con detalle la contribución en la fotocatálisis de las diferentes 
variables del proceso, es preciso realizar blancos en donde se evalúen eficiencias de 
remoción de un contaminante específico; aplicando por separado radiación ultravioleta, 
dióxido de titanio y peróxido de hidrógeno utilizando el mismo tiempo de retención. 
Posteriormente, se deberá analizar el efecto de estas tres variables combinadas en pares 
para finalmente, poder establecer qué tipo de relación se dá entre ellas y cuál de las tres 
es la más influyente en la oxidación fotocatalítica de efluentes líquidos. 
 
 
Se recomienda realizar nuevos estudios de fotocatálisis en los cuales se varíe el tipo de 
semiconductor utilizado, o bien se emplee dióxido de titanio con distintos porcentajes de 
anatasa y que igualmente se realicen las caracterizaciones necesarias del catalizador 
para determinar cuál de las opciones disponibles comercialmente es la más 
recomendable para su uso en la degradación fotocatalítica de compuestos contaminantes. 
 
 
Se recomienda ampliar el estudio sobre un pretratamiento que, en combinación con la 
fotocatálisis heterogénea, constituya una solución viable para tratar los líquidos fijadores 
agotados y así evitar que sustancias altamente contaminantes afecten los recursos 
naturales. 
 
 
Para futuras investigaciones de fotocatálisis, sería de gran utilidad tener en cuenta la 
posible regeneración, reutilización y/o aprovechamiento del catalizador una vez éste ha 
sido utilizado. Igualmente, se recomienda estudiar a un nivel más detallado el tiempo de 
saturación del mismo y cómo influye éste sobre el proceso fotocatalítico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
110 
 
 
BIBLIOGRAFÍA 
 
 
AKMEHMET, I. et at. Application of Advanced Oxidation Processes to Different Industrial 
Wastewaters. Journal of Environmental Science and Health. Estambul, 2003. Vol. A 38, 
No. 8. 
 
AL – RASHEED, Radwan. Water treatment by heterogeneous photocatalysis, an 
overview. Saline Water Conversion Corporation. Arabia Saudita. 2005. 
 
ANDREOZZI, Roberto. CAPRIO, Vicenzo. INSOLA, Amedeo. MAROTTA, Raffaele. 
Advanced Oxidation Processes for water purification and recovery. En: Catalysis Today. 
Volumen 53. Parte 1. 1999. 
 
AVERY, H. Shaw. Advanced physical chemistry calculations. Reverté. 1981. ISBN 
8429170294. 
 
BARRIOS, Adier Iván. GIL, Juan Álvaro. Evaluación a nivel de laboratorio de un sistema 
de destrucción fotocatalítico de cianuros. Universidad de La Salle; 2005. 
 
BLANCO, J., MALATO, S., PERAL, J., SÁNCHEZ, B., CARDONA, A. Diseño de reactores 
para fotocatálisis: evaluación comparativa de distintas opciones. Capítulo 11. Plataforma 
Solar Almería. 2005. Disponible en la red en: 
<URL:http//www.cnea.gov.ar/xxi/ambiental/CYTED/17cap11.pdf> 
 
BLANCO, Julián, et al. Purificación del aguas por fotocatálisis heterogénea: Estado del 
arte. Cap. 3. Almería, 2005. 
 
BOBER, T., VACCO, D., DAGON, T. y FOWLER, H. Handbook of Industrial and 
Hazardous Wastes Treatment. Cap. 6. Treatment of Photographic Processing Wastes. 
New York, 2004. 
 
BOBER, T.W.; DAGON, T.J. Treating photographic processing solutions and chemicals 
with ozone. J. Water Poll. Control Fed. 1975. 
 
BRANDI, Rodolfo et al. Modelos de reactores fotocatalíticos planos y anulares aptos para 
el tratamiento de la contaminación ambiental de origen acuático. INTEC (UNL - 
CONICET). Güemes 3450, 3000 - Santa Fe, Argentina. 
 
BROWN, Theodore. BURSTEN, Bruce. BURDGE, Julia. Química. Pearson Educación; 9ª 
edición; 2004. 
 
BURGUÉS, Joan. Química Fotográfica. Ediciones UPC; 2001. 
 
BUSHONG, S.C. Manual de radiología para técnicos. Elsevier. España; 2005. 
 
111 
 
CÁCERES, Carmen. GÓMEZ, Katherine. Determinación del nivel de degradación por 
Fotocatálisis Heterogénea del Plaguicida Attamix SB a nivel de laboratorio. Universidad de 
La Salle; 2008. 
 
CALLISTER, William. Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales. Reverte; 3ª 
edición; 2002. (Bibliografía del glosario). 
 
CÁRDENAS, Juan Helderth. Formulación de Alternativas Ambientalmente Apropiadas 
para la Disposición Final de Plaguicidas en Desuso incautados por el Estado. Bogotá, 
2005. Trabajo de Grado de Ingeniería Ambiental y Sanitaria. Universidad de La Salle. 
 
CAREY, J.H., LAWRENCE, J. y TOSINE, H.M. Bull. Environm. Contam. Toxicol. Vol. 
16(6). 1976. 
 
CARP, HUISMAN y RELLER. Photoinduced reactivity of titanium dioxide. En: Progress in 
Solid State Chemistry. Volumen 32. 2004. 
 
COMISIÓN NACIONAL PARA EL MEDIO AMBIENTE REGIÓN METROPOLITANA. Guía 
para la Prevención de la Contaminación Industrial: Laboratorios Fotográficos. Santiago de 
Chile, 1999. 
 
COSTA, José M. Curso de Química Técnica. Reverte; 4ª edición; 1994. (Bibliografía del 
glosario) 
 
COSTA, José M. Diccionario de Química Física. Ediciones Díaz de Santos; 1ª edición; 
2005. (Bibliografía del glosario). 
 
DOMÉNECH, Xavier. JARDIM, Wilson. LITTER, Marta. Procesos Avanzados de 
Oxidación para la eliminación de contaminantes. Disponible en la red en 
<URL:http//www.cnea.gov.ar/xxi/ambiental/CYTED/06cap01.pdf>. 
 
DUARTE, Carol Jimena. FORERO, Víctor Fabián. Evaluación de un sistema de oxidación 
por fotocatálisis para la degradación del plaguicida “thiodan 35 ec” (i.a. endosulfan) a nivelde laboratorio. Universidad de La Salle; 2008. 
 
EXINTAVELONI, E. et al. Photocatalytic treatment of photoprocessing effluents. Aristotle 
University of Thesalonikki, Grecia. 2004. 
 
FAUST, Rosemary. Toxicity summary for silver. Oak Ridge Reservation Environmental 
Restoration Program. 1992. Disponible en la red en 
<URL:http//cira.ornl.gov/documents/SILVER.pdf> 
 
FOTOGRAFÍA Y ARTES VISUALES DE MÉXICO. Información técnica de fotografía. 
Disponible en la red en <URL:http//www.f22mx.com/pages/infotecnica/infotecnica.html> 
 
FUJI FILM Co., Ltd. Treatment of Waste Photographic Photoprocessing Solutions. Patente 
Japonesa No. JP04244299, Enero 9, 1992. 
 
112 
 
FUJISHIMA, A., HONDA, K. Electrochemical photolysis of water at a semiconductor 
electrode. En: Nature. Vol. 238. 1972. 
 
GILLESPIE, Ronald. BELTRÁN, Aurelio. Química. Reverte; 1ª edición; 1990. 
 
GÓMEZ, L. et al. Fotooxidación de vertidos químicos: Revisión y experiencias de 
procesos de oxidación avanzada. En: Ingeniería Química. Madrid. No. 371; sep. 2000. 
 
GRELA, María Alejandra, et al. Los Mecanismos de Destrucción de Contaminantes 
Orgánicos. Almería; 2005. 
 
HERNÁNDEZ, Edwin. PEREZ, María Catalina. Alternativas de Gestión Integral de los 
Líquidos Reveladores y Fijadores Agotados para el sector servicios en Bogotá D.C. 
Universidad de La Salle, 2005. 
 
HERRMAN, Jean Marie et al. Why inorganic salts decrease the TiO2 photocatalytic 
efficiency. International Journal of photoenergy. Vol. 7. 2005. 
 
HERRMAN, Jean-Marie. Heterogeneous photocatalysis: state of the art and present 
applications. Topics in Catalysis, Volumen 34. Mayo de 2005. 
 
HINCAPÍE PÉREZ, Margarita y SEPÚLVEDA MARÍN, Juan M. La fotocatalisis en el 
tratamiento de aguas contaminadas. En: Revista Ingeniería. Universidad de Medellín. 
Medellín. No 602; (dic. 2002). 
 
HOFFMAN, M., MARTIN, S., WONYONG, C., BAHNEMANN, D. Environmental 
Applications of Semiconductor Photocatalysis. En: Chemical Reviews. Volumen 95. 1995. 
 
INSTITUTO DE HIDROLOGÍA, METEOROLOGÍA Y ESTUDIOS AMBIENTALES; IDEAM. 
Guía para la Toma y Preservación de Muestras. 2003. 
 
INSTITUTO DE HIDROLOGÍA, METEOROLOGÍA Y ESTUDIOS AMBIENTALES; IDEAM. 
Indicadores Ambientales, Demanda Química de Oxígeno en agua superficial. Disponible 
en la red en <URL:http// www.ideam.gov.co/indicadores/calidad3.htm> 
 
KODAK, SERVICIOS MEDIOAMBIENTALES. J-216. El destino y las consecuencias de la 
plata en el medio ambiente. Disponible en la red en 
<URL:http://wwwmx.kodak.com/eknec/documents/49/0900688a802c2649/J-216_LAR-
ES.pdf.> 
 
KODAK. Material Safety Data Sheet. Disponible en la red en <URL:http// 
www.kodak.com> 
 
KREIMAN, R.T. Photo wash water recycling system utilizes ion Exchange technology. J. 
Imaging Technology. 1984. 10. 
 
LINSEBIGLER, A., LU, G., YATES, J. Photocatalysis on TiO2 Surfaces: Principles, 
Mechanisms, and Selected Results. En: Chemical Reviews. Volumen 95. 1995. 
 
113 
 
MAILLARD, et al. New Journal of Chemistry. Vol. 16; 1992. 
 
 
MARA, Duncan. HORAN, Nigel. Handbook of water and wastewater microbiology. 
Disponible en la red en 
<URL:http://books.google.com.co/books?id=T6biHTO4E3kC&pg=PA162&dq=chemical+ox
ygen+demand&lr=&as_brr=3.> 2003. 
 
MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL. Decreto 4741 
del 30 de diciembre de 2005. Anexo I. 
 
MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL. Manual de 
Procedimientos para la Gestión Integral de Residuos Hospitalarios y Similares. Adoptado 
mediante la Resolución 1164 de 2002. 
 
MONCADA, Juan Esteban. CUBILLOS, David. Evaluación a nivel de laboratorio de un 
sistema de remoción fotocatalítico de tensoactivos aniónicos. Universidad de La Salle; 
2006. 
 
MONTREAL, Humberto A. Obtención de (nanocilindros) de TiO2 dirigido por ADN 
mediante sol-gel. Publicación Red de revista del centro de investigación. Instituto de 
Ingeniería y tecnología U.A.C.J. 2006. 
 
MUGGLI, D. FALCONER, J. Parallel Pathways for photocatalytic decomposition of Acetic 
Acid on TiO2. Journal of Catalysis. Vol. 187. 1999. 
 
PORTELA, Raquel. Eliminación fotocatalítica del H2S en aire mediante TiO2 soportado 
sobre sustratos transparentes en el UV-A. Universidad de Santiago de Compostela; 2005. 
 
POZZO, et al. Supported Titanium Dioxide as photocatalyst in water decontamination: 
State of the art. En: Catalysis Today. Vol. 39. 1997. 
 
RODRÍGUEZ, Vicente. Fotocatálisis en semiconductores nanoestructurados de titanio 
TiO2 – M; Evaluación en la degradación de contaminantes del tipo pesticida y compuestos 
volátiles en solución. Instituto Mexicano del Petróleo. México D.F. 2004. 
 
TAHIRI, et al. Application of concept of relative photonic efficiencies and surface 
characterization of a new titania photocatalyst designed for environmental remediation. 
Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. Vol. 93. 1996. 
 
TSAI, Shi – Jane. CHENG, Soofin. Effect of TiO2 crystalline structure in photocatalytic 
degradation of phenolic contaminants. En: Catalysis Today. Volumen 33. 1997. 
 
 
 
 
 
 
 
114 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANEXOS 
 
 
 
 
 
115 
 
 
 
 
ANEXO A. HOJAS DE SEGURIDAD DE LOS LÍQUIDOS FIJADORES AGOTADOS 
EMPLEADOS EN LA EXPERIMENTACIÓN 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
116 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
117 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
118 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
119 
 
ANEXO B. PRE-EXPERIMENTACIÓN: MEMORIAS DE CÁLCULO. 
 
 
 Dimensionamiento del Reactor Fotocatalítico 
 
En la siguiente tabla se presentan las dimensiones de los componentes del reactor anular, 
junto con la fórmula aplicada para su cálculo. 
 
 
 
DIMENSIONAMIENTO REACTOR FOTOCATALÍTICO 
 
 PARÁMETRO NOMBRE FORMULA VALOR (m) ESQUEMA 
R
E
A
C
T
O
R
 LONGITUD L1 N.A. 0,75 
 
DIÁMETRO D1 N.A. 0,10342 
ÁREA A1 
𝜋
4
°𝐷1
2 0,0084004 
VOLUMEN V1 𝐴1°𝐿1 0,0063003 
 
C
O
R
A
Z
A
 LONGITUD L2 N.A. 0,7 
 
 
 
DIÁMETRO D2 N.A. 0,06 
ÁREA A2 
𝜋
4
°𝐷2
2 0,003 
VOLUMEN V2 𝐴2°𝐿2 0,001979 
 
T
O
T
A
L
 
R
E
A
C
T
O
R
 
VOLUMEN V3 𝑉1 − 𝑉2 0,00432108 
 
 
T
U
B
E
R
ÍA
 
S
U
C
C
IÓ
N
 Y
 
D
E
S
C
A
R
G
A
 
VOLUMEN V4 N.A. 0.00018 
 
 
T
A
N
Q
U
E
 
H
O
M
G
E
N
IZ
A
C
IÓ
N
 
VOLUMEN V5 N.A. 0.0015 
 
 
 
T
O
T
A
L
 
S
IS
T
E
M
A
 
VOLUMEN VT 
𝑉1 + 𝑣2 + 𝑉3
+ 𝑣4 + 𝑣5 
0.006 
 
120 
 
 
 Prueba Hidráulica 
 
 
1. Determinación volumétrica de caudales 
 
 
Bomba tanque 
de 
recirculación Prueba Volumen (L) Tiempo (min) Q (L/min) 
Promedio 
(L/min) 
Promedio 
(L/h) 
Qmedio = 125L/h 
1 0,550 0,344 1,600 
1,520 Qsalida= 91,181 2 0,512 0,341 1,503 
3 0,518 0,356 1,456 
 
 
2. Tiempo de contacto 
 
Para el desarrollo de estos cálculos se empleó un caudal de trabajo de 1,5 L/min; 
equivalente a 0,000025 m
3
/s. 
 
 
PARÁMETRO NOMBRE FORMULA 
VALOR 
(s) 
VALOR 
(min) 
Tiempo contacto en todo el sistema tt 𝑡𝑡 =
𝑉𝑇
𝑄
 240 4 
Tiempo contacto dentro del reactor tr 𝑡𝑟 =
𝑉3
𝑄
 165 2,7 
Número de pasos por el sistema Ps 𝑃𝑠 =
120𝑚𝑖𝑛
𝑡𝑡
 
30 veces en 120 
minutos 
Tiempo Total contacto en reactor ttr 𝑡𝑡𝑟 = 𝑡𝑟 ∗ 𝑃𝑠 4921 82 
 
 
 
3. Pérdidas hidráulicas del sistema y Número de Reynolds 
 
Se presentan por cada uno de los componentes del sistema de la unidad piloto. Como se 
observa en las tablas siguientes, las pérdidas totales del sistema son de 2,72*10-2 metros 
y el flujo dentro de las tuberías de 4” y ½” es de tipo laminar, mientras que en las tuberías 
de ¼” sigue un régimen turbulento. 
 
 
 
 
121 
 
 
 
 
 Descripción sistema Perdida de cargas locales Perdidas de 
cargas lineales 
(hL) 
Pérdida total 
Parámetro 
Cantidad 
(C) 
Diámetro 
Diámetro 
interno (D) 
Longitud 
(L) 
Área (A) 
Velocidad 
(V) 
K L/D v
2
/2g 
Factor de 
Fricción (f)Unidades 
 
pulgadas m m m
2
 m/s 
 
m m 
Ecuación 
 
𝐴 =
𝜋
4
D2 𝑉 = 𝑄/𝐴 
 
𝑓 =
64
𝑅𝑒
 𝑕𝐿 = 𝑓 ∗
𝑉2
2𝑔
∗
𝐿
𝐷
 𝑕𝐿𝑡 = 𝑕𝐿 × 𝐶 
R
E
A
C
T
O
R
 F
O
T
O
C
A
T
A
L
ÍT
IC
O
 Tubería 1 4" 0,102 0,75 8,11E-03 4,73E-03 -- 7,4 1,14E-06 1,38E+00 1,16E-05 1,16E-05 
Tubería 4 1/2" 0,013 0,70 1,33E-04 1,88E-01 -- 53,8 1,81E-03 3,47E-02 3,37E-03 3,37E-03 
Manguera 1 1/4" 0,006 0,10 3,17E-05 7,89E-01 -- 15,7 3,18E-02 3,000-02 1,50E-02 1,50E-02 
codos 2 90° de 1/2" -- -- -- -- -- 30,0 1,81E-03 3,47E-02 1,88E-03 3,76E-03 
codos 1 45° de 1/2" -- -- -- -- -- 16,0 1,81E-03 3,47E-02 1,00E-03 1,00E-03 
Válvula 1 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
Reducción 1 D 4"/D 1/2" 7,82 -- -- -- 0,5 -- 1,81E-03 3,47E-02 9,04E-04 9,04E-04 
Dilatación 1 D 4"/D 1/2" 7,82 -- -- -- 1,0 -- 1,81E-03 3,47E-02 1,81E-03 1,81E-03 
Tee 1 -- -- -- -- -- -- 20,0 1,81E-03 3,47E-02 1,25E-03 1,25E-03 
Acoples 1 -- -- -- -- -- -- 2,0 1,81E-03 3,47E-02 1,25E-04 1,25E-04 
TOTAL 2,537E-02 2,725E-02 
 
 
DATOS 
Densidad 998 kg/m3 Viscosidad Dinámica 1,020E-03 N·s/m2 
T 20°C Viscosidad Cinemática 1,020E-06 m2/s 
Diámetro 
Caudal 
(m3/s) 
Velocidad 
(V) (m/s) 
Reynolds (µ) Reynolds (v) Resultado 
 
𝑅𝑒 =
𝑉 ∗ 0,01 ∗ 𝜌
𝜇
 𝑅𝑒 =
𝑉 ∗ 0,01
𝑣
 
 
4" 0,000025 0,00473494 46,3281325 46,4209745 Laminar 
1/2" 0,000025 0,1883486 1842,86184 1846,55495 Laminar 
1/4" 0,000025 0,78940825 7723,81798 7739,29657 Turbulento 
122 
 
 
ANEXO C. CURVAS DE CALIBRACIÓN PARA LA DETERMINACIÓN DE PLATA 
ELEMENTAL POR ESPECTROFOTOMETRÍA DE ABSORCIÓN ATÓMICA. 
 
 
1. Patrones de calibración utilizados en la caracterización inicial y final de la muestra, 
preparados a partir de una solución estándar (Merck ®) de 1000 ppm y con base 
en el rango de lectura del método para Ag del Espectrofotómetro de Absorción 
Atómica: 
 
 
Estándar Concentración Ag (mg/L) 
1 0,11 
2 1 
3 3 
4 5 
 
 
2. Longitud de onda utilizada: 247nm 
 
3. Curva de calibración para las determinación inicial de Ag en la muestra: 
 
 
No. de estándar 
 
Absorbancia 
1 0,022 
2 0,052 
3 0,141 
4 0,237 
Coeficiente de correlación (r
2
) 0,9974 
 
 
 
 
R² = 0,9979
0
1
2
3
4
5
6
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25
C
o
n
c
e
n
tr
a
c
ió
n
 (
m
g
/L
)
Absorbancia
123 
 
 
4. Curva de calibración para la determinación final de Ag en la muestra: 
 
 
 
No. de estándar 
 
Absorbancia 
1 0,015 
2 0,048 
3 0,141 
4 0,232 
Coeficiente de correlación (r
2
) 0,9991 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
R² = 0,9991
0
1
2
3
4
5
6
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25
C
o
n
c
e
n
tr
a
c
ió
n
 (
m
g
/L
)
Absorbancia
124 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANEXO D. ANÁLISIS DE DIFRACCIÓN DE RAYOS X DEL DIÓXIDO DE TITANIO 
(ANATASA). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
125 
 
 
 
 
 
126 
 
 
 
 
127 
 
ANEXO E. FICHA TÉCNICA DEL DIÓXIDO DE TITANIO (ANATASA). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
128 
 
 
ANEXO F. CÁLCULO DEL ÁREA SUPERFICIAL DEL TIO2 EN LOS ENSAYOS. 
 
De acuerdo al Análisis de Difracción de Rayos X y a la Ficha Técnica del Reactivo se 
sabe que: 
 
 Área Superficial del TiO2 – Anatasa: 50 m2/g 
 Porcentaje de TiO2 – Anatasa del catalizador (según análisis DRX): 78% 
 
 
1. Área superficial disponible para ensayos con 100mg/L de catalizador: 
 
 Volumen de muestra diluida a tratar por cochada: 6L 
 Cantidad total de catalizador en el reactor: 600mg 
 
La cantidad real de TiO2 – Anatasa (Cr) en el reactor es: 
 
𝐶𝑟 = 600𝑚𝑔 × 0,78 
 
𝐶𝑟 = 468𝑚𝑔 = 0,468𝑔 
 
Entonces, el área superficial (AS) disponible es: 
 
𝐴𝑆 = 0,468𝑔 ×
50𝑚2
𝑔
 
𝐴𝑆 = 23,4𝑚2 
 
2. Área superficial disponible para ensayos con 250mg/L de catalizador: 
 
 Volumen de muestra diluida a tratar por cochada: 6L 
 Cantidad total de catalizador en el reactor: 1500mg 
 
La cantidad real de TiO2 – Anatasa (Cr) en el reactor es: 
 
𝐶𝑟 = 1500𝑚𝑔 × 0,78 
 
𝐶𝑟 = 1170𝑚𝑔 = 1,170𝑔 
 
Entonces, el área superficial (AS) disponible es: 
 
𝐴𝑆 = 1,170𝑔 ×
50𝑚2
𝑔
 
𝐴𝑆 = 58,5𝑚2 
 
129 
 
 
2. Área superficial disponible para ensayos con 500mg/L de catalizador: 
 
 Volumen de muestra diluida a tratar por cochada: 6L 
 Cantidad total de catalizador en el reactor: 3000mg 
 
La cantidad real de TiO2 – Anatasa (Cr) en el reactor es: 
 
𝐶𝑟 = 3000𝑚𝑔 × 0,78 
 
𝐶𝑟 = 2340𝑚𝑔 = 2,340𝑔 
 
Entonces, el área superficial (AS) disponible es: 
 
𝐴𝑆 = 2,340𝑔 ×
50𝑚2
𝑔
 
𝐴𝑆 = 117𝑚2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
130 
 
 
ANEXO G. PROCEDIMIENTOS DE PREPARACIÓN DEL REACTOR 
FOTOCATALÍTICO. 
 
a. Procedimiento de preparación de dosis de catalizador (TiO2) 
 
1. Materiales 
 
 Balanza analítica Adverturer® 
 Espátula 
 Dióxido de titanio tipo Anatasa 
 Filtros Filtrak® de 100mm de diámetro y 
capacidad de 65g/m2 
 Tijeras 
 Cinta de enmascarar 
 Soporte para filtros 
 Vidrio de reloj 
 
2. Cálculo de dosis 
 
Las tres dosis de catalizador usadas en las pruebas fueron de 100, 250 y 500mg/L. Por lo 
tanto, las cantidades y distribución de TiO2 a adicionar en cada corrida para 6 Litros de 
muestra a tratar se calculan como sigue: 
 
 Para las dosis de 100mg/L: 
 
a. Cantidad total de TiO2 necesaria para una corrida (CT): 
 
𝐶𝑇 = 
100𝑚𝑔
𝐿
 × 6𝐿 
 
𝐶𝑇 = 600𝑚𝑔 
 
b. Para un total de 3 filtros, se requerirá entonces una cantidad de TiO2 por filtro (CF): 
 
𝐶𝐹 = 600𝑚𝑔 ÷ 3 
 
𝐶𝐹 = 200𝑚𝑔 
 
 Para las dosis de 250mg/L: 
 
a. Cantidad total de TiO2 necesaria para una corrida (CT): 
 
𝐶𝑇 = 
250𝑚𝑔
𝐿
 × 6𝐿 
 
𝐶𝑇 = 1500𝑚𝑔 
131 
 
 
 
b. Para un total de 3 filtros, se requerirá entonces una cantidad de TiO2 por filtro (CF): 
 
𝐶𝐹 = 1500𝑚𝑔 ÷ 3 
 
𝐶𝐹 = 500𝑚𝑔 
 
 Para las dosis de 500mg/L: 
 
a. Cantidad total de TiO2 necesaria para una corrida (CT): 
 
𝐶𝑇 = 
500𝑚𝑔
𝐿
 × 6𝐿 
 
𝐶𝑇 = 3000𝑚𝑔 
 
b. Para un total de 4 filtros, se requerirá entonces una cantidad de TiO2 por filtro (CF): 
 
𝐶𝐹 = 3000𝑚𝑔 ÷ 4 
 
𝐶𝐹 = 750𝑚𝑔 
 
3. Preparación de los filtros 
 
 Cortar los filtros circulares en cuadrados y pegar por 
los extremos con cinta de enmascarar de 0,5mm de 
ancho, de manera tal que se forme una bolsa con la 
boca abierta de dimensiones de 3cm x 2cm. 
 Con base en los cálculos realizados, pesar las 
cantidades necesarias de TiO2 en la balanza analítica 
para cada corrida en un vidrio de reloj. 
 Adicionar la cantidad pesada a cada una de las bolsas 
previamente preparadas y sellar la boca con cinta de 
enmascarar. 
 Ajustar las bolsas en la manguera diseñada para soportar y distribuir los filtros a lo 
largo del reactor. 
 
4. Recomendaciones 
 
 Limpiar la balanza analítica antes y después de su uso. 
 Limpiar el vidrio de reloj entre cada pesaje realizado. 
 Usar máscara de protección respiratoria, bata, guantes de nitrilo y cofia. 
 
 
 
 
 
 
132 
 
 
b. Procedimiento de preparación de las diluciones de la muestra. 
 
3. Materiales 
 
 Agua desionizada. 
 1 Balón aforado de 1L. 
 1 Probeta graduada de 500mL. 
 Tanque de alimentación del reactor fotocatalítico. 
 Bomba sumergible de 310L/h. 
 Manguera de salida del tanque de alimentación. 
 Multitoma reguladora de corriente. 
 Líquido fijador agotado (muestra). 
 
2. Elementos de protección personal 
 
 Bata de mangas largas, guantes de nitrilo, tapabocas, gafas de seguridad, cofia. 
 
3. Procedimiento 
INICIO 
2. Lavar del tanque de 
alimentación del reactor con agua 
desionizada 
1. Lavar vidriería con agua 
desionizada y detergente 
3. Medir de 6 Litros de agua 
desionizada con balón aforado 
4. Medir 300 mL de agua 
desionizada en probeta graduada 
5. Adicionar 6300 mL de agua 
desionizada al tanque de 
alimentación del reactor 
6. Medir 700 mL de fijador en 
probeta graduada y adicionar a 
tanque de alimentación 
7. Ubicar la salida de la 
manguera dela bomba del 
tanque de alimentación al interior 
del mismo 
 
8. Conectar y encender la bomba 
9. Esperar 5 minutos para 
permitir la homogeneización de la 
dilución 
10. Apagar la bomba y extraer la 
salida de la manguera del tanque 
de alimentación 
FIN 
133 
 
c. Procedimiento de Preparación del Reactor Fotocatalítico 
 
1. Materiales requeridos para una corrida 
 Reactor fotocatalítico. 
 Lámpara germicida UV de 254nm. 
 Tanque de recirculación. 
 Tanque de alimentación. 
 1 Bomba sumergible de 250L/h 
 1 Bomba sumergible de 310 L/h. 
 Plancha de agitación magnética. 
 1 Agitador magnético. 
 1 Aireador. 
 1 Manguera de aireación. 
 Multitoma reguladora de corriente. 
 1 Manguera de alimentación del tanque de recirculación. 
 Soporte de filtros con catalizador. 
 Filtros con catalizador previamente pesados 
 Peróxido de hidrógeno al 30%. 
 3 celdas preparadas de DQO de alto rango (1500mg/L – 15000 mg/L). 
 Gradilla. 
 pHmetro HANNA portátil con medición de temperatura. 
 1 beaker de recolección de muestra de 100mL. 
 1 pipeta aforada de 2mL. 
 Frasco lavador con agua desionizada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
134 
 
2. Elementos de Protección Personal: 
 Gafas de seguridad 
 Guantes de nitrilo 
 Bata de mangas largas 
 Tapabocas 
 Cofia 
 
3. Recomendaciones: 
 
 Anotar todas las observaciones de las corridas en 
el Formato de Registro de Seguimiento del Reactor 
Fotocatalítico. 
 Lavar la vidriería y el pHmetro con agua 
desionizada inmediatamente después de tomada 
una muestra y realizadas las mediciones. 
 
 
 
4. Manejo de residuos: 
 
 Una vez terminadas las corridas, se debe alimentar agua al sistema de manera 
gradual, de manera que los efluentes tratados se diluyan, se haga un pre-lavado 
del reactor antes de la siguiente corrida y la concentración de los contaminantes 
de interés no sobrepase los estándares establecidos en la norma distrital de 
vertimientos, Resolución 1074 de la Secretaría Distrital de Ambiente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
135 
 
 
5. Preparación del reactor 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INICIO 
1. Abrir el reactor por cualquiera 
de los extremos 
2. Introducir 1L de agua 
desionizada 
3. Ajustar la tapa del reactor y 
agitar cuidadosamente 
4. Vaciar el reactor y repetir los 
pasos anteriores. 
5. Adicionar 1L de agua 
desionizada al tanque de 
recirculación vacío 
6. Agitar fuertemente y vaciar. 
Repetir los pasos 5 y 6. 
7. Ubicar el reactor sobre su 
soporte y el tanque de 
recirculación sobre la plancha de 
agitación 
8. Conectar la bomba sumergible 
de 250L/h a la entrada del reactor 
y ubicarla dentro del tanque de 
recirculación 
¿La Válvula 
de purga está 
cerrada? 
Cerrar 
Válvula de 
purga 
9. Ubicar la bomba sumergible de 
360L/h dentro del tanque de 
alimentación y conectar la 
manguera de salida 
10. Preparar la dilución de la 
muestra 
11. Tapar el tanque de 
alimentación. 
12. Iniciar el procedimiento de 
operación del sistema. 
FIN 
SI 
NO 
136 
 
 
ANEXO H. PROCEDIMIENTOS DE ANÁLISIS QUÍMICOS DE SEGUIMIENTO. 
 
 
a. Procedimiento de determinación de DQO por el método fotométrico 
(Nanocolor®) 
 
 
1. Materiales necesarios para la realización de una (1) prueba 
 
 1 pipeta aforada de 2mL 
 1 pipeteador 
 1 celda preparada para DQO de 
rango alto (1500 – 15000 mg/L) 
 1 beaker de 100mL para recolección 
de muestra 
 Cinta de enmascarar 
 Termorreactor Nanocolor® 
 Fotómetro Nanocolor® 
 Frasco lavador con agua desionizada 
 Gradilla 
 
 
2. Elementos de protección personal requeridos 
 
 Bata de mangas largas 
 Gafas de seguridad 
 Tapabocas 
 Guantes de nitrilo 
 Cofia 
 
 
3. Toma de muestra a los 50, 85 y 120 minutos de operación del reactor 
fotocatalítico. 
 
 Purgar el beaker (de 100 mL) para 
recolección dos veces antes de la toma de 
la muestra. 
 Abrir la válvula de purga del reactor 
fotocatalítico y recoger en el beaker 50mL 
de muestra. 
 Cerrar la válvula de purga. 
 Realizar la lectura de temperatura y pH de 
la muestra inmediatamente y consignar en 
el formato de registro de datos de 
seguimiento del reactor fotocatalítico. 
 
 
 
137 
 
 
4. Procedimiento 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Manejo de Residuos Peligrosos 
 
 Depositar el contenido de las celdas de DQO usadas en un recipiente 
especialmente destinado y señalizado para este fin, que estará ubicado en el área 
de almacenamiento de residuos peligrosos del laboratorio de la Facultad de 
Ingeniería Ambiental y Sanitaria hasta que se gestione, por intermedio del usuario 
o de la coordinación del laboratorio, su tratamiento y disposición final. 
 
 
INICIO 
1. Lavar la pipeta de 
transferencia de la muestra con 
agua desionizada 
2. Marcar la celda de DQO en 
tapa y tubo de vidrio 
3. Tomar 0,2mL de muestra con 
la pipeta y adicionar lentamente a 
la celda de DQO para rango alto 
manteniéndola inclinada 
4. Tapar 
fuertemente la 
celda, sin 
agitarla. 
 
5. Tomar la celda por la tapa y 
agitar sin tocar el tubo de vidrio. 
6. Poner la celda en el 
Termorreactor Nanocolor® a 
148°C durante 2 horas. 
7. Extraer la celda del Termorreactor 
y ubicarla en una gradilla, agitar 
después de 10 min y dejar enfriar. 
8. Limpiar el exterior de la celda y 
seleccionar el programa 028 en el 
Fotómetro Nanocolor® 
9. Introducir la muestra en el 
Fotómetro y oprimir la tecla “M” 
10. Consignar el resultado 
obtenido en el formato de registro. 
FIN 
138 
 
b. Procedimiento de determinación Temperatura y pH – pHmetro Hanna® 
 
 
1. Materiales necesarios 
 
 pHmetro Hanna® 
 1 beaker de 100mL para recolección de muestra 
 Frasco lavador con agua desionizada 
 Gradilla 
 Solución de calibración pH=4 
 Solución de calibración pH=7 
 Solución de calibración pH=10 
 
2. Procedimiento 
 
 Una vez extraída la muestra del reactor en el beaker destinado para este fin, 
oprimir el botón ON del pHmetro. 
 Introducir el electrodo del equipo en el beaker y esperar hasta que la lectura se 
estabilice. 
 Consignar los resultados para temperatura y pH en el Formato de Registro del 
Seguimiento del sistema fotocatalítico. 
 Cada 3 corridas, debe verificarse la calibración del pHmetro utilizando para ello las 
soluciones buffer de pH 4, 7 y 10. Si la lectura del equipo coincide con el pH de 
estos estándares el equipo se encuentra calibrado. De no ser así, debe oprimirse 
el botón CAL y ajustar manualmente la lectura hasta alcanzar el valor deseado de 
cada una de las soluciones. 
 
3. Elementos de protección personal requeridos 
 
 Bata de mangas largas 
 Gafas de seguridad 
 Tapabocas 
 Guantes de nitrilo 
 Cofia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
139 
 
 
 
 
 
 
 
ANEXO I. FORMATO DE REGISTRO DE DATOS DE SEGUIMIENTO DEL REACTOR FOTOCATALÍTICO EN LA FASE DE 
EXPERIMENTACIÓN 
 
 
HOJA DE RESULTADOS – SEGUIMIENTO DEL REACTOR FOTOCATALÍTICO 
 
Concentración 
catalizador 
Hora inicio 
y 
finalización 
Dosis de 
peróxido 
Marca de 
celda 
Hora de 
toma de 
alícuota 
pH T° 
(°C) 
DQO (mg/L 
O2) 
Observaciones 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
140 
 
 
ANEXO J. RESULTADOS DE LAS REGRESIONES POLINÓMICAS PARA LA 
CORRELACIÓN BILATERAL DE VARIABLES. 
 
1. Regresiones polinómicas de segundo orden 
 
1.1 Serie de corridas con 250 mg/L de TiO2. 
 
 Eficiencia del tratamiento vs. Dosis de peróxido de hidrógeno 
 
Polynomial Regression Analysis 
----------------------------------------------------------------------------- 
Dependent variable: % Remoción DQO 
----------------------------------------------------------------------------- 
 Standard T 
Parameter Estimate Error Statistic P-Value 
-----------------------------------------------------------------------------CONSTANT 54,02 2,02628 26,6596 0,0014 
Dosis Peróxido 2,19771 0,617665 3,5581 0,0707 
Dosis Peróxido^2 -0,221714 0,0403996 -5,48803 0,0316 
----------------------------------------------------------------------------- 
 
 Analysis of Variance 
----------------------------------------------------------------------------- 
Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value 
----------------------------------------------------------------------------- 
Model 106,407 2 53,2034 59,61 0,0165 
Residual 1,78514 2 0,892571 
----------------------------------------------------------------------------- 
Total (Corr.) 108,192 4 
 
R-squared = 98,35 percent R-squared (adjusted for d.f.) = 96,7 percent 
Standard Error of Est. = 0,94476 Mean absolute error = 0,472 
Durbin-Watson statistic = 3,33145 (P=0,0000) Lag 1 residual autocorrelation = -0,701184 
 
 
 pH final vs. Dosis de peróxido de hidrógeno 
 
Polynomial Regression Analysis 
----------------------------------------------------------------------------- 
Dependent variable: pH 
----------------------------------------------------------------------------- 
 Standard T 
Parameter Estimate Error Statistic P-Value 
----------------------------------------------------------------------------- 
CONSTANT 8,42 2,24184 3,75585 0,0641 
Dosis Peróxido -0,145714 0,683371 -0,213229 0,8509 
Dosis Peróxido^2 -0,0102857 0,0446973 -0,23012 0,8394 
----------------------------------------------------------------------------- 
 
 Analysis of Variance 
----------------------------------------------------------------------------- 
Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value 
----------------------------------------------------------------------------- 
Model 5,68286 2 2,84143 2,60 0,2777 
Residual 2,18514 2 1,09257 
----------------------------------------------------------------------------- 
141 
 
Total (Corr.) 7,868 4 
 
R-squared = 72,2275 percent R-squared (adjusted for d.f.) = 44,4549 percent 
Standard Error of Est. = 1,04526 Mean absolute error = 0,589714 
Durbin-Watson statistic = 2,86013 (P=0,0000) Lag 1 residual autocorrelation = -0,507113 
 
 
1.2 Serie de corridas con 500 mg/L de TiO2. 
 
 Eficiencia del tratamiento vs. Dosis de peróxido de hidrógeno 
 
Polynomial Regression Analysis 
----------------------------------------------------------------------------- 
Dependent variable: % Remoción DQO 
----------------------------------------------------------------------------- 
 Standard T 
Parameter Estimate Error Statistic P-Value 
----------------------------------------------------------------------------- 
CONSTANT 53,74 8,49677 6,32476 0,0241 
Dosis Peróxido 1,65429 2,59004 0,63871 0,5884 
Dosis Peróxido^2 -0,138286 0,169407 -0,816294 0,5001 
----------------------------------------------------------------------------- 
 
 Analysis of Variance 
----------------------------------------------------------------------------- 
Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value 
----------------------------------------------------------------------------- 
Model 21,4829 2 10,7414 0,68 0,5937 
Residual 31,3891 2 15,6946 
----------------------------------------------------------------------------- 
Total (Corr.) 52,872 4 
 
R-squared = 40,6318 percent R-squared (adjusted for d.f.) = 0,0 percent 
Standard Error of Est. = 3,96164 Mean absolute error = 2,26629 
Durbin-Watson statistic = 2,67703 (P=0,0000) Lag 1 residual autocorrelation = -0,43172 
 
 
2. Regresiones polinómicas de tercer orden 
 
2.1 Serie de corridas con 250 mg/L de TiO2. 
 
 pH final vs. Dosis de peróxido de hidrógeno 
 
 
Análisis de Regresión Polinomial 
----------------------------------------------------------------------------- 
Variable dependiente: pH 
----------------------------------------------------------------------------- 
 Error Estadístico 
Parámetro Estimación Estándar T P-Valor 
----------------------------------------------------------------------------- 
CONSTANTE 2,82 3,76304 0,749394 0,5906 
Dosis de Peróxido 3,00095 1,96754 1,52523 0,3694 
Dosis de Peróxido -0,490286 0,292114 -1,67841 0,3421 
Dosis de Peróxido 0,0213333 0,0129012 1,65359 0,3463 
----------------------------------------------------------------------------- 
 
 
142 
 
 Análisis de la Varianza 
----------------------------------------------------------------------------- 
Fuente Suma de Cuadrados GL Cuadrados Medios F-Ratio P-Valor 
----------------------------------------------------------------------------- 
Modelo 7,28286 3 2,42762 4,15 0,3380 
Residuo 0,585143 1 0,585143 
----------------------------------------------------------------------------- 
Total (Corr.) 7,868 4 
 
R-cuadrado = 92,563 porcentaje R-cuadrado (ajustado para d.f.) = 70,252 porcentaje 
Error Estándar de la Est. = 0,764946 Error absoluto medio = 0,292571 
Estadístico Durbin-Watson = 3,57143 autocorrelación de residuos en Lag 1 = -0,8 
 
 
2.2 Serie de corridas con 500 mg/L de TiO2. 
 
 Eficiencia del tratamiento vs. Dosis de peróxido de hidrógeno 
 
 
Análisis de Regresión Polinomial 
----------------------------------------------------------------------------- 
Variable dependiente: % Remoción DQO 
----------------------------------------------------------------------------- 
 Error Estadístico 
Parámetro Estimación Estándar T P-Valor 
----------------------------------------------------------------------------- 
CONSTANTE 29,94 7,76127 3,85762 0,1615 
Dosis de Peróxido 15,0276 4,05806 3,70315 0,1679 
Dosis de Peróxido -2,17829 0,602485 -3,6155 0,1718 
Dosis de Peróxido 0,0906667 0,0266087 3,40741 0,1817 
----------------------------------------------------------------------------- 
 
 Análisis de la Varianza 
----------------------------------------------------------------------------- 
Fuente Suma de Cuadrados GL Cuadrados Medios F-Ratio P-Valor 
----------------------------------------------------------------------------- 
Modelo 50,3829 3 16,7943 6,75 0,2703 
Residuo 2,48914 1 2,48914 
----------------------------------------------------------------------------- 
Total (Corr.) 52,872 4 
 
R-cuadrado = 95,2921 porcentaje R-cuadrado (ajustado para d.f.) = 81,1685 porcentaje 
Error Estándar de la Est. = 1,5777 Error absoluto medio = 0,603429 
Estadístico Durbin-Watson = 3,57143 autocorrelación de residuos en Lag 1 = -0,8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
143 
 
 
ANEXO K. CRITERIOS DE CALIFICACIÓN PARA LA METODOLOGÍA DE 
EVALUACIÓN DE VIABILIDAD TÉCNICA Y AMBIENTAL. 
 
 
Enlas tablas siguientes, se describen en detalle los criterios escogidos por los autores de 
la investigación para la calificación de cada uno de los Ítems de la evaluación de viabilidad 
ambiental y técnica de la tecnología fotocatalítica aplicada al tratamiento de líquidos 
fijadores agotados, en comparación con el sistema de evaporación utilizado por la 
empresa proveedora de la muestra utilizada en el proyecto. Cada uno de estos criterios, 
es equivalente a un puntaje que varía entre 1 y 3, siendo 1 el caso más desfavorable y 3 
el más favorable. 
 
Categoría 1: Aspectos Técnicos. 
 
D
E
S
E
M
P
E
Ñ
O
 D
E
L
 P
R
O
C
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S
O
 
E
fi
c
ie
n
c
ia
 
d
e
l 
p
ro
c
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s
o
 
Descripción Calificación 
Entre 91% y 100%. 3 
Entre 61% y 90%. 2 
Entre 0% y 60%. 1 
A
p
lic
a
b
ili
d
a
d
 El proceso es aplicable a todas las clases de líquidos fijadores 
agotados. 
3 
El proceso es aplicable a todas las clases de líquidos fijadores 
agotados, siempre y cuando su DQO sea inferior a 10000 mg/L. 
2 
El proceso es limitado puesto que puede aplicarse únicamente a 
clases específicas de líquidos fijadores agotados. 
1 
C
a
p
a
c
id
a
d
 
N
o
m
in
a
l 
d
e
l 
P
ro
c
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s
o
 
El proceso tiene una capacidad superior a 1 m
3
/d. 
 
3 
El proceso tiene una capacidad nominal entre 999 L/d y 500 L/d. 2 
El proceso tiene una capacidad nominal inferior a 500 L/d. 
1 
R
e
q
u
e
ri
m
ie
n
to
 
d
e
 u
n
 
p
re
tr
a
ta
m
ie
n
to
 
m
ín
im
o
 
El proceso no requiere ningún pretratamiento. 
 
3 
El proceso requiere un pretratamiento que no representa un alto 
costo adicional y es fácilmente aplicable en campo. 
2 
El proceso requiere un pretratamiento que representa un alto costo 
adicional y debe ser desarrollado en instalaciones especializadas. 1 
R
e
q
u
e
ri
m
ie
n
to
 
d
e
 u
n
 
p
o
s
tr
a
ta
m
ie
n
to
 El proceso no requiere de tratamiento posterior. 
 
3 
El proceso requiere un postratamiento que representa un costo 
adicional, pero es fácilmente aplicable en campo. 
2 
El proceso requiere un postratamiento que representa un costo 
adicional y debe ser desarrollado en instalaciones especializadas. 
 
1 
O
p
e
ra
b
ili
d
a
d
 
d
e
l 
P
ro
c
e
s
o
 
El proceso se puede operar fácilmente debido a su adaptabilidad y 
bajos requerimientos de recursos específicos. 
3 
El proceso se puede operar fácilmente, pero debe adaptarse a 
unas condiciones mínimas de diseño y empleando recursos 
específicos. 
2 
El proceso se debe operar únicamente cumpliendo con todas las 
condiciones de diseño y empleando todos los recursos específicos. 
1 
144 
 
 
D
E
S
E
M
P
E
Ñ
O
 D
E
L
 
P
R
O
C
E
S
O
 
M
a
n
te
n
im
ie
n
to
 Descripción Calificación 
Los equipos y materiales utilizados requieren de mantenimiento 
periódico, aplicable en campo o en lugares especializados. 
3 
Los equipos y materiales utilizados requieren de mantenimiento por 
cada ciclo de trabajo, el cual se puede realizar en campo. 
2 
Los equipos y materiales utilizados requieren de mantenimiento, el 
cual solamente se puede realizar en lugares especializados. 
1 
C
a
p
a
c
it
a
c
ió
n
 El personal técnico debe recibir una capacitación inicial sobre la 
operación del proceso. 
3 
El personal técnico debe recibir capacitaciones periódicas sobre la 
operación del proceso. 
2 
El personal técnico debe recibir una capacitación sobre la 
operación del proceso por cada ciclo de trabajo. 
1 
R
E
C
U
R
S
O
S
 N
E
C
E
S
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R
IO
S
 
A
g
u
a
 
El proceso no requiere el uso del recurso agua. 3 
El proceso requiere agua natural, en cantidades variables por ciclo. 2 
El proceso requiere agua potable, en cantidades variables por 
ciclo. 
1 
E
n
e
rg
ía
 
El proceso no requiere el uso de energía eléctrica. 3 
El proceso requiere de una cantidad de energía que puede ser 
abastecida por una fuente de corriente no continua. 
2 
El proceso requiere estar conectado a una fuente de corriente 
continua. 
1 
R
e
q
u
e
ri
m
ie
n
to
s
 
d
e
 l
a
b
o
ra
to
ri
o
 
El proceso no requiere de instalaciones de laboratorio ni análisis de 
control. 
 
3 
El proceso requiere de análisis de control realizables en campo 
mediante equipos de medición directa. 
2 
El proceso requiere análisis de control realizables únicamente en 
laboratorio con tecnologías analíticas de alta precisión y 
especializadas. 
1 
E
q
u
ip
o
s
 y
 
M
a
te
ri
a
le
s
 El proceso requiere equipos y materiales fáciles de adquirir y 
sustituir. 
3 
El proceso requiere equipos y materiales no sustituibles, pero 
fáciles de adquirir. 
2 
El proceso requiere equipos y materiales no sustituibles, cuya 
adquisición se debe realizar en lugares especializados. 
1 
S
u
s
ta
n
c
ia
s
 
Q
u
ím
ic
a
s
 El proceso no requiere el uso de sustancias químicas. 3 
El proceso requiere el uso de sustancias químicas, fáciles de 
adquirir en razón a que no son demasiado específicas ni costosas. 
2 
El proceso requiere el uso de sustancias químicas específicas, 
cuya adquisición se debe realizar en lugares especializados. 
1 
T
ra
n
s
p
o
rt
e
 
El proceso puede desarrollarse en el sitio mismo de la generación 
del líquido fijador. 
3 
El proceso requiere el transporte del líquido fijador al sitio donde ha 
de ser tratado. 
2 
El proceso requiere el transporte del líquido fijador al sitio donde ha 
de ser tratado y de los residuos del proceso hacia instalaciones de 
aprovechamiento o disposición final. 
1 
 
 
 
 
145 
 
E
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c
ia
 e
n
 
C
o
lo
m
b
ia
 
Descripción Calificación 
El proceso ha tenido en Colombia una etapa de desarrollo superior 
a 5 años. 
3 
El proceso ha tenido en Colombia una etapa de desarrollo entre1 y 
5 años. 
2 
El proceso no tiene antecedentes de haber sido aplicado en 
Colombia. 
1 
E
x
p
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ri
e
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c
ia
 
in
te
rn
a
c
io
n
a
l El proceso ha tenido una etapa de desarrollo internacional superior 
a 5 años. 
3 
El proceso ha tenido una etapa de desarrollo internacional entre1 y 
5 años. 
2 
El proceso no tiene antecedentes de haber sido aplicado en otros 
países. 
1 
 
Categoría 2: Aspectos Ambientales 
 
IM
P
A
C
T
O
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 A
M
B
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(e
m
is
io
n
e
s
 
a
tm
o
s
fé
ri
c
a
s
) 
Descripción Calificación 
El proceso genera impactos ambientales bajos sobre el recurso 
aire. 
3 
El proceso genera impactos ambientales moderados sobre el 
recurso aire. 
2 
El proceso genera impactos ambientales altos sobre el recurso 
aire. 
1 
R
e
c
u
rs
o
 A
ir
e
 
(R
u
id
o
) 
Se genera ruido durante la ejecución del proceso, en niveles que 
no superan la norma vigente. 
3 
Se genera ruido durante la ejecución del proceso, en niveles 
superiores pero cercanos a los límites máximos establecidos en la 
norma vigente. 
2 
Se genera ruido durante la ejecución del proceso, en niveles 
superiores a los límites máximos establecidos en la norma vigente. 
1 
R
e
c
u
rs
o
 A
g
u
a
 El proceso genera un efluente con valores muy por debajo de los 
límites de la norma distrital (Res. 1074/97) 
3 
El proceso genera un efluente con valores superiores pero 
cercanos a los límites de la norma distrital (Res. 1074/97) 
2 
El proceso genera un efluente con valores muy superiores a los 
límites de la norma distrital (Res. 1074/97) 
1 
R
e
c
u
rs
o
 
S
u
e
lo
 
El proceso genera impactos ambientales recuperables a corto 
plazo sobre el recurso suelo. 
3 
El proceso genera impactos ambientales recuperables a mediano 
plazo sobre el recurso suelo. 
2 
El proceso genera impactos ambientales no recuperables sobre el 
recurso suelo. 
1 
Im
p
a
c
to
s
 e
n
 
e
l 
h
o
m
b
re
 
El proceso genera impactos bajos en la salud humana por acción 
de la contaminación. 
3 
El proceso genera impactos moderados en la salud humana por 
acción de la contaminación. 
2El proceso genera impactos altos en la salud humana por acción 
de la contaminación. 
1 
 
 
 
 
 
146 
 
 
 
IM
P
A
C
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O
S
 
A
M
B
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G
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e
 
R
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s
id
u
o
s
 
Descripción Calificación 
El proceso no genera ningún tipo de residuo. 
 
3 
El proceso genera residuos que pueden ser aprovechados. 
 
2 
El proceso genera residuos no aprovechables y/o con alguna 
característica de peligrosidad. 
 
1 
 
 
 Cálculo de la ponderación real de ítems. 
 
Al ser los ítems los elementos calificables de la metodología, se hizo necesario calcular su 
ponderación real sobre el total (100%) de la evaluación. Para tal fin, se utilizó la siguiente 
fórmula: 
 
% Categoría * % Subcategoría * %Ítem = % Real del Ítem 
 
A continuación se presentan los porcentajes reales de los ítems sobre el 100% de la 
evaluación: 
 
Categoría Subcategoría Ítems % Ítem % Real 
Aspectos 
Técnicos 
(60%) 
Desempeño 
del Proceso 
(33%) 
Eficiencia 12,5% 2,5% 
Aplicabilidad 12,5% 2,5% 
Capacidad nominal del proceso 12,5% 2,5% 
Requerimientos de un pretratamiento mínimo 12,5% 2,5% 
Requerimientos de postratamiento 12,5% 2,5% 
Operabilidad del proceso 12,5% 2,5% 
Mantenimiento 12,5% 2,5% 
Capacitación 12,5% 2,5% 
Recursos 
Necesarios 
(33%) 
Agua 16,7% 3,3% 
Energía 16,7% 3,3% 
Laboratorio 16,7% 3,3% 
Equipos y materiales 16,7% 3,3% 
Sustancias químicas 16,7% 3,3% 
Transporte 16,7% 3,3% 
Experiencia 
(33%) 
Experiencia en Colombia 50% 10% 
Experiencia internacional 50% 10% 
Aspectos 
Ambientales 
(40%) 
Impactos 
Ambientales 
(100%) 
Aire (emisiones atmosféricas) 16,7% 6,7% 
Aire (Ruido) 16,7% 6,7% 
Agua 16,7% 6,7% 
Suelo 16,7% 6,7% 
Componente humano 16,7% 6,7% 
Generación de Residuos 16,7% 6,7% 
TOTAL EVALUACIÓN 100% 
 
 
 
147 
 
 
 
ANEXO L. INFORMACIÓN BASE PARA LA EVALUACIÓN DE VIABILIDAD TÉCNICA Y 
AMBIENTAL. 
 
 
En las tablas siguientes, se describen los aspectos técnicos y ambientales para el 
tratamiento de líquidos fijadores agotados por medio de la fotoacatálisis heterogénea y el 
sistema de evaporación desarrollado por la empresa proveedora de la muestra en el 
proyecto, Omnium Multisociedades Ltda. 
 
 
1. FOTOCATÁLISIS HETEROGÉNEA 
 
1.1. Descripción general 
 
Parámetro Descripción 
Capacidad Nominal 3L/h 
Área necesaria 2 m2 
Consumo energía 0,150 Kw/h 
Consumo Agua 2.5L/h agua potable 
Consumo Reactivos Peróxido de hidrogeno (5mL/L), Dióxido de titanio (500mg/L) 
Generación residuos 
Catalizador contaminado, líquido con concentraciones de 
plata y DQO por encima de norma. 
Emisiones Atmosféricas Pequeñas emisiones iníciales de ácido sulfhídrico 
Pre-tratamiento Dilución, lograr cargas de materia orgánica inferiores a 1.5g/L 
Pos-tratamiento Reducir concentraciones por encima de la norma establecida. 
 
 
1.2. Diagrama funcionamiento sistema fotocatálisis heterogénea 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
148 
 
1.3. Descripción Aspectos Técnicos. 
 
REACTOR ANULAR 
Parámetro Descripción Justificación 
Longitud cámara de 
reacción 
75 cm 
Largo mínimo para cubrir la longitud de la lámpara, cuyo valor 
es de 70cm. 
 
Materiales cámara 
de reacción 
PVC presión 
Resistencia química alcalina, térmica, de presión, alto albedo 
que permite una reflexión de la luz y bajo costo. 
Características de la 
cámara de reacción 
 
El tubo que conforma el contenedor está cerrado por sus 
extremos por tapones de PVC para presión de 4”. 
Entrada y salida de 
muestra. 
Tubería en 
PVC de ½”. 
4 codos de ½” 
de 90° 
1 codo de ½” 
de 45° 
1 Válvula de 
bola 
2 uniones de 
½”. 
Sistema de Recirculación y extracción de muestras. 
CORAZA 
Parámetro Descripción Justificación 
Coraza Lámpara 
Vidrio 
DuranTM 
(Cuarzo) 
Material con capacidad para soportar calor, como aislante 
entre el agua y la lámpara y su capacidad transmisiva. 
 
Diámetro de coraza 6 cm Diámetro necesario para encerrar la lámpara UV. 
Longitud coraza 70 cm 
Necesario para cubrir el largo de la lámpara (56.5cm) y su 
conexión. 
Tapón Caucho Para evitar el paso del agua a la lámpara. 
LÁMAPRA UV 
Parámetro Descripción 
Tipo de Lámpara 
Lámpara Ultravioleta germicida de mercurio de baja 
presión. 
Longitud de onda de luz 254 nm 
Aplicación original Desinfección de agua tratada 
Input 70 Watts 
Voltaje de circuito Abierto 120V 
TANQUE HOMOGENIZACIÓN 
Parámetro Descripción Justificación 
Material Vidrio 
Material inerte, económico, resistencia química. Alcalina, 
térmica y de presión. 
 
Forma Cilíndrica 
Facilidad para el montaje del sistema, resistencia a 
presiones altas y la mezcla completa de los componentes. 
Diámetro 
Menor 8cm y 
Mayor 15cm 
Para permitir la entrada de las conexiones del reactor 
fotoquímico. 
Altura 25.8 cm Permitir una mezcla completa de los compuestos. 
BOMBA SUMERGIBLE 
Parámetro Descripción 
Marca ARTMAN (Power Líquid Filter) 
Tipo de Bomba Sumergible 
Aplicación original Recirculación de agua en acuarios 
Input 60 Hz 3 Watts 
Voltaje de circuito abierto AC 110V – 120V 
Caudal máximo 250 L/h 
Altura máxima 0.65 m 
149 
 
BOMBA DE AIREACIÓN 
Parámetro Descripción 
Marca WHISPER 
 
Tipo de Bomba Aireadora 
Aplicación original Aireación peceras 
Input 60 Hz 2.5 Watts 
Voltaje de circuito abierto AC 115V 
Caudal máximo 200 L/h 
Máxima profundidad 140 cm 
TANQUE ACONDICIONAMIENTO DE MUESTRA 
Parámetro Descripción Justificación 
Material PEAD 
Material económico, resistencia química, alcalina, térmica y 
de presión. 
 
Forma Cilíndrica 
Facilidad para el montaje del sistema, y preparación de la 
muestra de trabajo. 
Volumen 22L 
Permitir la preparación de la muestra de trabajo y contener 
el volumen de la preparación inicial. 
BOMBA SUMERGIBLE TANQUE ACONDICIONAMIENTO MUESTRA 
Parámetro Descripción 
Marca TIOLU 
Tipo de Bomba Sumergible 
Aplicación original Recirculación de agua en acuarios 
Input 60 Hz 2 Watts 
Voltaje de circuito abierto AC 110V – 120V 
Caudal máximo 300 L/h 
Altura máxima 0.6 m 
 
 
 
150 
 
2. SISTEMA DE EVAPORACIÓN 
 
 
2.1. Descripción general 
 
Parámetro Descripción 
Capacidad Nominal 120L/h 
Área necesaria 14 m2 
Consumo energía 0,420 Kw/h 
Consumo Agua 250L/d agua lluvia 
Consumo Gas 5m3/h 
Generación residuos Líquido concentrado, es necesario llevarlo a celda de 
seguridad. 
Emisiones atmosféricas Pequeñas emisiones de vapores orgánicos, CO2 de 
combustión. 
Pre-tratamiento No requiere. 
Pos-tratamiento No requiere. 
 
 
 
 
2.2 Diagrama funcionamiento sistema fotocatálisis heterogénea 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A continuación se presentan los elementos que componen el sistema y la funcionalidad. 
 
 
 
 
 
151 
 
2.3. Descripción Aspectos Técnicos. 
 
QUEMADOR 
Parámetro Descripción 
Capacidad: Entre 100.000 y 450.000 BTU/h 
Combustible: Gas natural 
Transformador : 110 / 24v 
Motor: 1/7 HP 
Consumo de 
combustible: 4,9 a 10 mn
3
/h 
Termocupla: Primer y segundo paso 
CÁMARA DE COMBUSTIÓN 
Parámetro Descripción 
Geometría: Entre 100.000 y 450.000 BTU/h 
Estructura: Lámina HR calibre 12 
Dimensiones: Diámetro menor: 35 cm; Diámetro mayor: 55 cm; Largo: 70 cm 
Aislamiento térmico: Cámara de combustión 
EVAPORADOR 
Parámetro Descripción 
Dimensiones: 1m x 1m x 1 m 
Material: Lámina en acero inoxidable de 3/16” 
Intercambiador: 
54 tubos de 1 1/2” de diámetro x 1 m de longitud en acero inoxidable 304 
calibre 16, distribuidos en dos pasos (30 tubos para el primer paso y 24 para 
el segundo) 
Área para intercambio: 6,46 m
2
 
CONDENSADOR DE VAPORES 
Parámetro Descripción 
 
Elementos 
Tanque de 500 litros para almacenamiento de agua 
15 metros de serpentín de cobre de ½ “ 
Torre de enfriamiento con seis bandejas. 
Electro bomba para recirculación del agua de enfriamiento. 
TABLERO DE CONTROL 
Parámetro Descripción 
 
Elementos 
Controlador digital de temperatura para el primer y segundo paso. 
Interruptor principal para energizar el tablero.Contacto para la bomba principal de alimentación de líquidos. 
ALMACENAMIENTO Y BOMBEO DE LÍQUIDOS 
Parámetro Descripción 
 
Elementos 
Dos tanques plásticos de 1 m
3
 con su respectiva tapa. 
Electrobomba en acero inoxidable para bombeo de líquidos al tanque 
evaporador. 
Sistema de válvulas y tubería para direccionamiento de líquidos 
bombeados. 
DUCTO DE SALIDA DE GASES Y CHIMENEA 
Parámetro Descripción 
 
Elementos 
Ductos internos en lámina HR calibre 22 de 20 cm de diámetro. Recubierta 
con pintura alquídica para alta temperatura. 
Chimenea en lámina HR calibre 22 de 20 cm de diámetro y 15 metros de 
altura. Recubierta con pintura alquídica para alta temperatura. 
TORRE DE ENFRIAMIENTO 
Parámetro Descripción 
 
Elementos 6 bandejas de 50 cm x 50 cm de base y 10 cm de alto separadas 20 cm 
entre si.