Improvement of the properties of zeolites for application in the nitrogen andoxygen separation process and in acid catalysisLes zeolites són aluminosilicats cristal·lins formats per un esquelet aniònic rígid amb una microporositat en forma de cavitats i/o canals. La seva fórmula és (Mn+)x/n[(AlO2)x(SiO2)y]· mH2O, on M representa els cations situats fora de l'estructura que contraresten la càrrega de l'esquelet. Presenten una elevada àrea superficial interna, elevada cristal·linitat i estabilitat química i tèrmica, així com capacitat de bescanvi catiònic.Industrialment s'utilitzen principalment com intercanviadors iònics, adsorbents altament selectius i com a catalitzadors.L'objectiu d'aquesta tesi és modificar zeolites i utilitzar-les per millorar els processos de separació denitrogen i oxigen de l'aire i el d'isomerització de l'òxid d'estirè al fenilacetaldehid, així com caracteritzar les mostres per correlacionar-ho amb el seu comportament.El primer capítol resumeix la bibliografia trobada per als processos de separació de nitrogen i oxigen del'aire i d'isomerització de l'òxid d'estirè, les variables que influencien i els millors resultats trobats.El segon capítol descriu les tècniques de caracterització utilitzades i els procediments de preparació demostres i caracterització emprats.El capítol 3 fa referència a l'aplicació de zeolites modificades en la separació de nitrogen i oxigen. S'hautilitzar la mordenita, una zeolita natural amb una porositat en forma de canals, de manera que els cations, responsables de la interacció, es trobarien en posicions força accessibles. L'adsorció de N2 i O2 a 298 K indica que la mordenita dóna uns volums d'adsorció lleugerament superiors a la faujasita mantenint-se la selectivitat d'adsorció, degut a la major accessibilitat dels cations situats en els canals.La primera modificació ha estat introduir àtoms de fluor i mirar l'efecte en l'adsorció de N2 i O2. Els resultats indiquen que la introducció de petites quantitats de fluor millora la separació, ja que disminueix la polarització de la càrrega dels cations i augmenta la interacció amb el moment quadrupolar del N2 i O2, augmentant la selectivitat d'adsorció a baixes pressions.També s'ha provat per a la separació mordenita intercanviada amb cations Ag+, capaços d'interaccionar mitjançant -complexació amb el N2 i O2 quan es formen espècies Agm n+. Amb la mordenita no s'haaconseguit formar aquestes espècies probablement per la major distància entre cations, mentre que sí s'ha aconseguit amb la zeolita A, on la seva formació depèn de les condicions de preparació, de manera que els intercanivis amb cations Ag+ només tenen lloc quan s'utilitzen concentracions de Ag+ elevades.El quart capítol estudia l'aplicació d'algunes mordenites modificades amb fluor en la isomerització de l'òxid d'estirè al corresponent aldehid, reacció de gran importància en la indústria dels perfums. Els resultats obtinguts indiquen que la introducció de petites quantitats de fluor augmenta l'acidesa de Brönsted i dóna lloc a majors conversions quan s'utilitzen mètodes convencionals d'escalfament, però a la desactivació del catalitzador quan s'escalfa per microones. En canvi, amb quantitats de fluor elevades, es formen centres àcids de Lewis, que són menys actius en aquesta reacció. Així doncs, l'escalfament per microones per aquesta reacció disminueix molt els temps de reacció, però, no obstant, desactiva elscatalitzadors més àcids.Per últim s'ha realitzat un seguiment per espectroscòpia Infra-Roja de l'adsorció de diferents molèculessonda en diverses mordenites i altres zeolites. Els resultats han permès conèixer millor la posició, accessibilitat, així com el tipus d'interaccions favorables que donen els cations de la mordenita. També es posa de manifest la formació d'interaccions inusuals, de tipus múltiple. L'últim capítol mostra les conclusions més rellevants, destacant la importància en la modificació de les zeolites per a la millora de les seves propietats, aconseguint-se els objectius proposats.Improvement of the properties of zeolites for application in thenitrogen and oxygen separation process and in acid catalysisZeolites are crystalline aluminosilicates formed by an anionic skeleton and by a microporous system disposed in cavities and/or channels. Present the molecular formula (Mn+)x/n[(AlO2)x(SiO2)y]· mH2O, where M represents the extraframework cations that compensate the negative charge of the framework. They are characterized by high internal surface area, high cristallinity and also high chemical and thermal stabilities as well as cation exchange capacity. At industrial level they are basically used as ion exchangers,as highly selective adsorbents and also as catalysts.The main objective of this thesis was to modify zeolites and use them to improve two industrial processes, which are the nitrogen and oxygen separation process and the styrene oxide isomerisation reaction to phenylacetaldehyde. It was also and other scope to characterise deep the samples andcorrelate the results with their behaviour on both processes in order to optimise them.The first chapter describes the literature found related to the nitrogen and oxygen separation process and to the isomerisation of styrene oxide, specifically, the influencing variables and themost outstanding results.In chapter two, the characterization techniques and the samples preparation and characterizationprocedures are described.Chapter 3 refers to the application of several modified mordenites to the nitrogen and oxygen separation. Mordenite was used because the porosity, based on channels, should favour the accessibility to cations by the adsorbate molecules. The nitrogen and oxygen adsorption results indicate that mordenite can adsorb slightly higher volumes than faujasite, fact that evidences the role of cations accessibility in this process.The first modification was the introduction of fluorine ions on mordenite structure in order to see the effect on the N2 and O2 adsorption properties. The results show that the introduction of low quantities of fluorine improves the separation, since the presence of fluorine decreases the shielding on cations and therefore improve the interaction between those and the quadrupolar moment of N2 and O2 molecules, increasing also the N2/O2 selectivity at low pressures.It was also studied the interaction of silver exchanged zeolites with nitrogen and oxygen molecules by -complexation with Agm n+ species formed during the activation. We were not able to form these species inside mordenite, probably due to the bigger distances between cations, while these species were formed inside A zeolite. The adsorption results indicate that the formation of these species depends on the preparation and activation conditions and good adsorption/separation results are obtained when suitable conditions are used. In chapter four, the application of modified mordenites in the styrene oxide isomerisation reactionto phenyl acetaldehyde using microwaves as a new heating method has been studied. The obtained results show that the introduction of low amounts of fluorine increases the Brönsted acidity, which improve the conversion results when using conventional heating but deactivates the catalysts when microwaves are used. Otherwise, when higher amounts of fluorine are used, Lewis acid sites are formed, less active in this isomerisation reaction. Therefore, the use of microwaves improves reaction times on this reaction, but deactivates the more acidic catalysts.In chapter five, the nature and position of several mordenites was studied by means of infrared spectroscopy by studying the adsorption desorption of several prove molecules. These studies allowed us to know better the position, accessibility and the existing interactions between the cations and the prove molecules. It was also evidenced the presence of a new interaction, unusual and probably atributed to a multiple interaction. The last chapter expose the most important conclusions, pointing out the importance of some modifications to improve their properties for application in those processes.

La creciente demanda de productos altamente purificados requiere el desarrollo tecnológico de métodos de separación cada vez más selectivos y el entendimiento de los procesos físicos y químicos que tienen lugar. Actualmente, los materiales que se usan principalmente en los métodos de separación y purificación son los adsorbentes porosos basados en zeolitas y los de naturaleza carbonosa. En ambos casos, su estructura microporosa permite la separación basada en el tamaño y/o forma de las moléculas de los componentes que se pretenden separar aunque los materiales carbonosos presentan ventajas como selectividad por la forma (moléculas planas), alta hidrofobicidad, alta resistencia en medios alcalinos y ácidos y estabilidad térmica a temperaturas más altas en atmósferas inertes.Los materiales carbonosos se pueden obtener a partir de una gran variedad de materiales (carbones minerales, materiales biomásicos y sintéticos) y el uso de productos secundarios en diferentes procesos industriales es una opción recomendada, no únicamente desde el punto de vista medioambiental, sino también en el económico. La lignina Kraft es un subproducto muy abundante en la industria de fabricación de papel que puede ser utilizado como precursor en la producción de carbones activos tal y como ha sido objeto de estudio anteriormente.El objetivo de este estudio es la obtención de carbones esencialmente microporosos por activación química con H3PO4 e hidróxidos (NaOH y KOH). Las variables de operación que se han estudiado son la relación agente activante / lignina Kraft, la temperatura de carbonización, el tiempo de activación, el caudal de la atmósfera durante el proceso de pirólisis y la velocidad de calentamiento, ya que afectan a las propiedades físicas y químicas del carbón obtenido.Como consecuencia de este estudio, se han elaborado conclusiones relacionadas con las reacciones que tienen lugar debido a la presencia de diferentes tipos de agentes activantes, los productos de las reacciones producidas y las condiciones de operación del proceso. Esto ha permitido entender la razón por la cual algunas variables tienen un efecto más importante en las características finales del carbón, con el fin de poder controlar el desarrollo de estas propiedades y, por tanto, la aplicación final del producto.En el caso de la activación con ácido fosfórico, las condiciones de operación que presentan un mayor efecto son la temperatura de carbonización y la relación másica entre la cantidad de ácido añadido y la de lignina Kraft (P/L) favoreciendo la activación. Las condiciones a las cuales se obtienen mayores áreas específicas son a 600ºC con una P/L de 1.4 a las cuales se obtienen valores de hasta 1250 m2/g con una alta microporosidad.En el caso de la activación con hidróxidos, la temperatura de carbonización y la relación agente activante - lignina Kraft (R) también tienen un efecto muy importante, tal y como tiene lugar en la activación con ácido fosfórico. Sin embargo, el incremento de caudal de nitrógeno produce un ligero aumento del rendimiento debido a la eliminación de reactivo mientras que el tiempo de activación y la velocidad de calentamiento no afectan de forma significativa a este parámetro. A condiciones muy severas de operación, a temperaturas mayores de 750ºC y R de más de 4, se propicia el colapso de la estructura. Los grupos ácidos y básicos de superficie evolucionan de manera diferente dependiendo del agente activante empleado experimentando, en general, un mayor desarrollo al aumentar las condiciones de operación más significativas. Los análisis de adsorción de nitrógeno han confirmado la obtención de carbones esencialmente microporosos con superficies especificas de hasta 3000 m2/g que unidos a la fuerte acidez de la superficie los convierten en materiales adsorbentes muy atractivos a temperaturas de 750ºC y R de 3. / The increasing demand of products highly purified requires the technological development of more selective methods of separation and the understanding of the physical and chemical processes that take place. At the moment, the materials that are mainly used in the methods of separation and purification are porous adsorbent based on zeolites and those of carbonaceous nature. In both cases, its microporous structure allows the separation based on the size and/or forms of molecules of the components that are tried to separate although the carbonaceous materials display advantages as selectivity by the form (flat molecules), high hydrophobicity, high alkaline and acid resistance and thermal stability to higher temperatures in inert atmospheres.The carbonaceous materials can be obtained from a great variety of materials (mineral coals, and biomassic or synthetic materials) and the use of by-products obtained in different industrial processes is a recommended option, not only from the environmental point of view, but also the economic one. Kraft lignin is a very abundant by-product in the industry of manufacture of paper that can be used as precursor in the activated carbon production as it has been study in the pass.The objective of this study is the obtention of carbons mainly microporous by chemical activation with H3PO4 and hydroxides (NaOH and KOH). The operation variables that have been studied are the mass relation between chemical agent and Kraft lignin, the carbonization temperature, the activation time, the volume flow of the atmosphere during the pyrolysis process and the heating rate, since they affect to the physical and chemical properties of the final product.As a result of this study, conclusions related to the reactions that take place due to the presence of different types of activating agents, the products obtained and the operation conditions have been elaborated. This has allowed understanding the reason for which some variables have a more important effect in the final characteristics of the coal, with the purpose of being able to control the development of these properties and, therefore, the final application of the product.In the phosphoric acid activation, the conditions of operation that presents more effect are the carbonization temperature and the mass ratio between the added amount of acid and the Kraft lignin (P/L), increasing the activation. The optimum conditions where higher specific areas are obtained (1250 m2/g) are 600ºC with a P/L of 1.4.In the chemical activation with hydroxides, the carbonization temperature and the mass ratio between activating agent and Kraft lignin (R) also has a very important effect, as it occurs in the activation with phosphoric acid. Nevertheless, the increase of nitrogen volume produces a slight increase of the yield due to the reagent elimination whereas the time of activation and the speed of heating do not have a significant effect. At very severe operation conditions, temperatures higher than 750ºC and R larger than 4, the collapse of the structure is caused. The acid and basic groups develop in a different way depending on the activante agent used, but in general, a greater development when increasing the more significant operation conditions. The analyses of nitrogen adsorption have confirmed the essentially microporous activated carbons are obtained with specific surfaces up to 3000 m2/g that with the strong acidity of the surface, producing an attractive material as adsorbent at temperatures of 750ºC and R of 3.

En la presente tesis se han realizado estudios de eliminación de metales pesados y arsénico de aguas contaminadas mediante procesos de adsorción sobre materiales de bajo coste. Dichos materiales son, en todos los casos, subproductos de industrias agroalimentarias o metalúrgicas.La tesis consta de diferentes capítulos enmarcados en tres secciones: (i) Eliminación de cromo hexavalente y trivalente (ii) Eliminación de cationes divalentes de metales pesados en presencia de complejantes y en mezclas multimetálicas y (iii) Eliminación de arsénico utilizando un subproducto de la industria de cromados metálicos como adsorbente. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto que ciertos residuos industriales pueden ser utilizados como adsorbentes en la detoxificación de efluentes contaminados con metales pesados. La tecnología propuesta representa una alternativa sostenible y de bajo coste frente a los tratamientos actuales más costosos y dependientes, en muchas ocasiones, de productos derivados del petróleo. / The present thesis focuses on the removal of heavy metal cations and arsenic from polluted aqueous effluents by adsorption onto low cost sorbents. These materials are, in all the cases, by-products of agroalimentary or metallurgical industries.The document is formed by different chapters structured in three sections. These sections concern: (i) Hexavalent and trivalent chromium removal, (ii) heavy metal cations removal in presence of complexing agents and from multimetal mixtures and (iii) arsenic removal by sorption onto a by-product of an electroplating industry.The results obtained point out that several industrial wastes can be successfully used as sorbents to remove heavy metals from aqueous polluted effluents. The proposed technology represents a low cost and environmental-friendly alternative to the current treatments, more expensive and many times, dependent of oil derivatives.

L’objecte del present estudi és la optimització d’un sistema de separació mitjançant llit mòbil simulat (SMB), mitjançant la seva simulació numèrica. Per a això, s’ha desenvolupat un mètode de simulació numèrica per columnes d’adsorció, per al model amb transport de matèria. D’aquesta manera, s’aconsegueix minimitzar el nombre de càlculs necessaris per a la simulació d’una columna cromatogràfica, sense pèrdua de precisió. S’ha desenvolupat i aplicat el mateix mètode per al model amb transport de matèria i difusió axial. Els resultats de la simulació de columnes cromatogràfiques per a una substància i per a barreges binàries han estat validats tot comparant-los amb resultats experimentals. A més, s’ha ampliat l’aplicabilitat dels mètodes teòrics d’optimització, a isotermes no lineals i no-Langmuir, mitjançant la integració numèrica de les corbes hodogràfiques. Aquest mètode d’integració permet simular el funcionament d’un conjunt de columnes de separació fins arribar a l’estat estacionari del sistema. Per a això s’ha desenvolupat un programa per a la simulació d’un sistema de llit mòbil simulat (SMB), capaç de simular diverses configuracions. S’han validat els resultats de la seva utilització tot comparant-ho amb resultats publicats a la bibliografia. S’ha establert una estratègia d’optimització dels paràmetres de funcionament d’un SMB, amb objecte de minimitzar el cost del sistema. S’han utilitzat els mètodes teòrics per a establir unes condicions de treball inicials per tal de ser posteriorment refinades mitjançant un algoritme símplex modificat. L’aplicació d’aquest mètode d’optimització a diversos casos publicats a la bibliografia, per a barreges binàries amb isoterma d’adsorció lineal, Langmuir i bi-Langmuir, aconsegueix en tots els casos reproduir o millorar els resultats originals. El mateix mètode s’ha utilitzat en algun dels casos per a proposar millores en la configuració del sistema. / El objeto del presente estudio es la optimización de un sistema de separación por lecho móvil simulado (SMB), mediante su simulación numérica. Para ello, se ha desarrollado un método de simulación numérica para columnas de adsorción, para el modelo con transporte de materia. Se consigue así minimizar el número de cálculos necesarios para la simulación de una columna cromatográfica, sin pérdida de precisión. Se ha desarrollado y aplicado el mismo método para el modelo con transporte de materia y difusión axial. Los resultados de la simulación de columnas cromatográficas para una sustancia y para mezclas binarias han sido validados comparándolos con resultados experimentales. Además, se ha ampliado la aplicabilidad de los métodos teóricos de optimización, a isotermas no lineales y no Langmuir, mediante la integración numérica de las curvas hodográficas. Este método de integración permite simular el funcionamiento de un conjunto de columnas de separación hasta alcanzar el estado estacionario del sistema. Para ello se ha desarrollado un programa para la simulación de un sistema de lecho móvil simulado (SMB), capaz de simular diversas configuraciones. Se han validado los resultados de su utilización comparándolo con resultados publicados en la bibliografía. Se ha establecido una estrategia de optimización de los parámetros de funcionamiento de un SMB, con objeto de minimizar el coste del sistema. Se han utilizado los métodos teóricos para establecer unas condiciones de trabajo iniciales para su posterior refinado mediante un algoritmo simplex modificado. Al aplicar este método de optimización a diversos casos publicados en la bibliografía, para mezclas binarias con isoterma de adsorción lineal, Langmuir y bi-Langmuir, se consigue en todos los casos reproducir o mejorar los resultados originales. El mismo método se ha utilizado en alguno de los casos para proponer mejoras en la configuración del sistema. / The purpose of this study is the optimization of a simulated moving bed system (SMB), by numerical simulation. To do this, we have developed a method for numerical simulation of adsorption columns, for the mass transport model. This method minimizes the number of calculations required for the simulation of a chromatographic column, without loss of accuracy. The same method has been developed and applied for the model with mass transfer and axial diffusion. The simulation results of chromatographic columns for one substance and for binary mixtures have been validated by comparing them with experimental results. Furthermore, it has been expanded the applicability of theoretical methods of optimization, nonlinear isotherms and Langmuir, by numerical integration of the hodographic curves. This method allows simulating the operation of a separation column up to the steady state of the system. For this it has been developed a program for simulating a simulated moving bed system (SMB) able to simulate various configurations. The results of its use compared with results published in the literature give a validation of the method. An optimization strategy of the operating parameters of a SMB has been established, in order to minimize the cost of the system. Theoretical methods had been used to establish initial working conditions for further refinement using a simplex algorithm. Applying this optimization method to several cases reported in the literature for binary mixtures with linear adsorption isotherm, Langmuir and bi-Langmuir, permitted in every case to reproduce or enhance the original results. The same method has been used in some cases to suggest improvements to the system configuration.

For the selective separation of Noble Metals, different new chelating polymers with the same functional group, based on tri-isobutylphosphine sulphide, have been synthesised. Different spacers between the polymeric matrix and the functional group were introduced during the synthetic process, varying the length and number of heteroatoms (O, S) in the spacer molecule. These polymers show a good affinity towards gold and silver ions and a lower adsorption capacity towards palladium, and do not adsorb all other noble and base metals tested / Nuevos polímeros quelatantes con el mismo grupo funcional, basado en el sulfuro de tri-isobutilfosfina, han sido sintetizados para la separación selectiva de los Metales Nobles. Se han introducido diferentes espaciadores entre la matriz polimérica y los grupos funcionales, variando su longitud y el número de heteroátomos (O, S) presentes. Estos polímeros muestran una buena afinidad para los iones oro y plata, y una capacidad de adsorción inferior para los iones paladio, mientras que no adsorben al resto de Metales Nobles y metales base evaluados / Nous polímers quelatants amb el mateix grup funcional, basat en el sulfur de tri-isobutilfosfina, han estat sintetitzats per a la separació selectiva dels Metalls Nobles. S’han introduit diferents espaiadors entre la matriu polimèrica i els grups funcionals, variant la seva longitud i el nombre d’heteroàtoms (O, S) presents. Aquests polímers mostren una bona afinitat per als ions or i plata, i una capacitat d’adsorció inferior per als ions paladi, mentre que no adsorbeixen la resta de Metalls Nobles i metalls base avaluats

Dins dels processos de recuperació de metalls de dissolucions diluïdes s'ha realitzat un estudi del procés d'extracció d'or i de zinc mitjançant resines amberlite XAD-2 impregnades amb sulfur de triisobutil fosfina (TIBPS) i àcid di-(2-etilhexil) fosfòric (DEHPA) respectivament.S'ha realitzat un estudi de l'equilibri de l'adsorció d'espècies metàl·liques d'aquests metalls amb les resines indicades anteriorment. Amb la metodologia emprada per a la determinació dels punts d'equilibri dels experiments en batch i en columna, s'ha vist que una única isoterma no podia descriure el fenomen global d'equilibri i que en funció de la metodologia emprada s'obtenien isotermes diferents.Es va introduir una nova variable per poder explicar el fenomen observat, i per tant, amb aquesta nova variable l'equació de la isoterma es converteix amb l'equació d'una supèrfície que s'ha definit com a Superfície d'Equilibri.S'han determinat les equacions de les Suprfícies d'Equilibri dels sistemes d'adsorció estudiats (Au(III) TIBPS/XAD-2 i Zn(II) DEHPA/XAD-2) observan una bona coincidència de tots els punts d'equilibri obtinguts sobre la superfície, així com, un bon ajust de totes les isotermes obtingudes en funció de les diferents metodologies emprades sobre les respectives superfícies d'equilibri. Aquest nou concepte generalitza el concepte d'isoterma d'un procés d'adsorció.Fimalment, s'ha plantejat un model matemàtic d'adsorció per a determinar el coeficient efectiu de difusió (De) i el coeficient de transferància de matèria (kf) per ambdós sistemes d'adsorció estudiats mitjançant l'aplicació del model de difusió de sòlid homogeni (HSDM), utilitzant com a condició de contorn en el model la isoterma de Langmuir obtinguda mitjançant els experiments en columna de llit fix i emprant també l'equació obtinguda mitjançant el nou concepte de Superfície d'Equilibri.Els resultats obtinguts són molt satisfactoris, per tant, es pot concloure que la Superfície d'Equilibri és una bona eina per a descriure l'equilibri en els processos d'adsorció d'or i zinc amb les resines amberlite XAD-2 impregnades amb TIBPS i DEHPA respectivament. / The study of the extraction process of gold and zinc with Amberlite XAD-2 resins impregnated with tri-isobutylphosphine sulfide(TIBPS) and di-(2-ethylhexyl) phosphoric acid (DEHPA), respectively, has been studied.The equilibria governing the metallic ions adsorption by the studied systems have been established. Taking into account the methodology used to get the equilibria points corresponding to batch and column experiments performed, it was noticed that a unique isotherm could not describe the global equilibrium and that different isotherms were obtained in function of the experimental methodology carried out.It was introduced a new variable for explaining the phenomenon observed. By doing this, the isotherm became a surface that it was called equilibrium isotherm.The equations corresponding the Equilibrium Surfaces of the adsorption systems studied (Au(III) / TIBPS-XAD-2 and Zn(II) / DEHPA-XAD-2) were determined. The equilibria points obtained by batch and column experiments as well as obtained isotherms were very well placed on the surface. Thus, this new concept generalises the concept of isotherm in an adsorption process. Finally, the homogeneous solid diffusion model (HSDM) was applied for performing an adsorption mathematical model for determining the effective diffusion coefficient (De) and the mass transfer coefficient (kf) of both studied systems. The obtained results were very successful, so, it can be concluded that the Equilibrium Surface is a very good tool for describing the equilibria of the studied adsorption processes.

The present study focuses on the characterization of solid-liquid extraction techniques for the separation and preconcentration of rare-earth elements and precious metals. We developed an impregnated resin with di (2-ethylhexyl)phosphoric acid (D2EHPA) in order to separate rare-earth elements / Els treballs realitzats es centren en la caracterització de sistemes d’extracció sòlid-líquid per a la separació i preconcentració de terres rares i metalls preciosos. Amb aquest objectiu es varen avaluar diferents resines quelants, majoritàriament disponibles comercialment, per a la separació i recuperació de metalls preciosos, així com la seva aplicació a processos en columna utilitzant llits de resina fixos. També s’inclou la caracterització del procés de separació d’itri i neodimi mitjançant una resina impregnada amb dissolvent

El desenvolupament de mètodes d'anàlisi de compostos fenòlics és una pràctica habitual en molts laboratoris des de l'establiment de mesures legislatives de control de les concentracions d'aquestes substàncies en el medi ambient. Les tècniques cromatogràfiques representen la primera opció per a la determinació de la major part de compostos orgànics, en els que s'inclouen els fenols. Aquests, per les seves propietats de volatilitat i polaritat, poden analitzar-se emprant tant la cromatografia líquida com la cromatografia de gasos i aquesta dualitat s'ha aplicat en aquest treball. / Phenols form a heterogenic compound family that has been found to have a detrimental effect on human health and to alter the taste and odour of water. Given the production of these contaminating compounds has increased considerably, both the EU and the EPA have established limits for the presence in the environment. The strictness of this legislation has made it necessary to develop more sensitive analytical methods to allow the detection of phenols at trace levels and to monitor their distribution in the different environmental contexts in which they are found.

El fang biològic es produeix en les plantes de tractament d'aigües residuals urbanes i industrials. El tractament i la gestió dels fangs és un dels problemes més importants en el camp del tractament de les aigües residuals. Aquesta situació es preveu que es veurà agreujada en el futur, per un increment del volum de fang produït associat a l'exigència de nivells més alts de depuració i per l'augment dels nombre d'estacions depuradores en funcionament. D'altre banda, les limitacions que presenten les opcions tradicionals de gestió dels fangs, fa necessari buscar solucions innovadores i efectives per a solucionar el problema que suposa la gestió d'aquests fangs biològics. Els fangs biològics són de naturalesa carbonosa i amb un alt contingut de matèria orgànica. Aquestes característiques, permeten la conversió del fang en un sòlid adsorbent de tipus carbonós. Aquesta conversió ofereix el doble benefici de reduir el volum de fang que ha de ser gestionat i alhora produir un adsorbent amb un cost inferior a la dels adsorbents convencionals (carbons actius comercials).Fins el moment, els tractaments alta temperatura han demostrat la seva efectivitat per du a terme el procés de transformació dels excedents de fang biològic en un sòlid adsorbent carbonós (carbó actiu). Com a alternativa a aquests processos a alta temperatura, es proposa un nou procés d'obtenció d'un sòlid adsorbent carbonós a partir dels excedents de fangs biològics, mitjançant un tractament a baixa temperatura, combinant el tractament per microones amb l'addició d'un reactiu químic (H2SO4).La present tesi analitza el tractament dels excedents de fangs biològics utilitzant un tractament mitjançant microones i l'addició d'àcid sulfúric (H2SO4), al mateix temps analitza la possibilitat d'utilitzar els sòlids adsorbents obtinguts per a millorar la qualitat de les aigües residuals.Paràmetres d'operació com poden ser la quantitat d'àcid sulfúric addicionada al fang, el nivell de potència del forn microones i el temps de tractament, es modificaran per tal de determinar la influència que poden tenir sobre la qualitat del sòlid adsorbent. Un cop determinada la qualitat dels diferent sòlids adsorbents s'avalua la seva capacitat per a l'eliminació de colorant i metalls en fase líquida. Els resultats obtinguts es comparen amb els obtinguts per un carbó actiu derivat de fangs i un carbó actiu comercial. / The sewage sludge is produced by urban and industrial wastewater treatment plants. The treatment and disposal of sewage sludge is an expensive and environmentally sensitive problem growing world-wide. In recent years, sewage sludge is being generated in ever increasing amounts and meanwhile environmentally quality standards are becoming more stringent. Furthermore, with some traditional disposal routes coming under pressure and others being phased out, it is necessary to seek cost-effective and innovate solutions to the problem incurred by sewage sludge disposal. Sewage sludge is carbonaceous in nature and rich in organic materials. Hence it has the potential to be converted into a useful carbonaceous adsorbent material. This conversion could offer the combined benefits of reducing the volume of sewage sludge and producing a valuable adsorbent with lower cost than commercial activated carbons. At the moment, the high temperature treatments have been show the feasibility of the conversion of sewage sludge in an activated carbon. As alternative to these high temperature treatments, a novel way of carbonaceous adsorbent preparation was attempted combining microwaves heating and the addition of chemical compounds. The possibility of obtaining a carbonaceous adsorbent material from surplus biological sludge has been investigated. This present work analyze the treatment of the sewage sludge using microwave heating and the addition of a chemical reagent (H2SO4), and the applications of the sludge based microwave treated adsorbent to improving the quality of the wastewater.Operational parameters such as the amount of H2SO4 added, the level power of microwave oven and the processing time were modified to ascertain their influence on the quality of carbonaceous adsorbent obtained. Once determined the quality of the different carbonaceous adsorbent obtained, these adsorbents were employed for dye and metal removal in liquid phase. The results obtained were compared with the adsorption capacity of a sludge based activated carbon and a commercial activated carbon.

This thesis is focused on two environmental issues. The first one is the recovery of different wastes, such as sewage sludge and fly ashes, and the second one is related to the removal of odour causing compounds which are generated in the same waste water treatment plant (WWTP), like NH3 and H2S. Direct alkaline activation with NaOH and KOH of two sludges which have different specific treatments in the sewage sludge line, has been studied, and it has been compared with the activation of their chars. Two different heating mechanisms were applied: conventional heating and microwave oven heating. All the sewage sludge-derived materials are tested for NH3 removal adsorption experiments. On the other hand it has been studied the preparation of adsorbents by mixing on sewage sludge with fly ashes heated in a microwave oven. The materials adsorbents have a limited development of porosity and are tested for H2S removal. / Esta tesis se centra en dos problemáticas medioambientales. Una es la valorización de residuos, como son los lodos de depuradora y cenizas volantes, y la otra incide en la eliminación de compuestos causantes de malos olores que se generan en las estaciones depuradoras de agua residual (EDARs), como son el NH3 y el H2S. Se ha estudiado la activación alcalina directa con NaOH y KOH de dos lodos, que emplean procesos diferentes en su línea de lodos, y se ha comparado con la activación de sus respectivos pirolizados, usando dos tipos de calentamiento: convencional y microondas. Todos estos materiales se han aplicado a la eliminación de NH3. Por otro lado se estudió la obtención de adsorbentes a partir de un lodo mezclado con distintas proporciones de cenizas volantes en un horno microondas. Estos materiales presentan un desarrollo de la porosidad limitado, y han sido empleados para la eliminación de H2S.