El aumento de la cantidad de lodos y las dificultades inherentes a su aplicación agrícola y/o disposición en vertederos, hace necesario encontrar nuevas alternativas para su gestión. A nivel europeo, hoy en día se tiende hacia la aplicación de tratamientos térmicos (incineración, pirólisis y gasificación) que permiten una valoración energética de los lodos, si bien generan un residuo sólido que sigue siendo necesario gestionar. El problema medioambiental provocado por (malos) olores resulta difícil de abordar de una manera genérica, teniendo en consideración la propia naturaleza del olor y sus posibles causas. Los olores en las EDARs son provocados básicamente por la degradación de la materia orgánica en condiciones anaeróbicas y se detectan en todas las operaciones unitarias en diferentes niveles de concentración. Esta tesis incidiendo en ambos aspectos, tiene por objeto investigar la valorización de lodos como materiales precursores de adsorbentes/ catalizadores para la eliminación de olores en el entorno de las EDARs, maximizando la reutilización de los lodos.Para la realización de los experimentos se han seleccionado lodos procedentes de tres EDARs situadas en la región de Girona (SC, SB, SL) que difieren en cuanto al tratamiento de los lodos. Ambas muestras han sido caracterizadas con el fin de determinar las diferencias más importantes en los lodos de partida. Los parámetros de caracterización incluyen el análisis de composición química (análisis elemental e inmediato, determinación contenido en cenizas, medida pH, DRX, FT-IR, SEM / EDX) así como análisis de superficie (adsorción de N2 y CO2). En primer lugar los lodos caracterizados han sido sometidos a diferentes tratamientos térmicos de gasificación y pirólisis y los adsorbentes/ catalizadores obtenidos se han probado como adsorbentes para la eliminación de H2S. Como consecuencia de este estudio, se ha desechado el uso de uno de lodos (SC) puesto que se obtenían resultados muy similares a (SB), a continuación el estudio se centró en el lodo de SL. Con este objetivo se han preparado 12 muestras 6 de ellas pirolizadas y 6 gasificadas en el rango de temperaturas que comprende 600-1100 ºC. Posteriormente las muestras han sido caracterizadas y se ha determinado la capacidad de eliminación (x/M) del H2S. Los resultados muestran que hemos sido capaces de obtener unos materiales que si bien, presentan un bajo desarrollo de porosidad dan lugar a valores de capacidades de eliminación elevados y comparables a carbones y materiales adsorbentes comerciales (Centaur, Sorbalit). Las elevadas eficiencias de eliminación se atribuyen básicamente a la presencia de especies catalíticamente activas tales como los óxidos mixtos de calcio y hierro determinados por DRX en las muestras tratadas térmicamente. El segundo bloque de resultados se centra la mejora de las propiedades texturales de estos materiales adsorbentes. Con este objetivo se llevaron acabo procesos de activación física con CO2 y química con H3PO4 e hidróxidos alcalinos (NaOH y KOH), que hasta el momento no se había probado con este tipo de precursores. Los resultados indican que la activación física (CO2) y química (H3PO4) no son unos buenos métodos para la obtención de adsorbentes altamente porosos con este tipo de materia prima bajo las condiciones probadas, sin embargo la activación con hidróxidos alcalinos da lugar a materiales adsorbentes con superficies específicas de hasta 1600 m2g-1. En el caso de la activación con hidróxidos, tanto el incremento de la relación agente activante/ precursor como el incremento de la temperatura producen un descenso del rendimiento, al mismo tiempo que incrementan el valor de SBET.Los materiales resultantes de la activación con hidróxidos alcalinos se han probado como adsorbentes/ catalizadores para la eliminación de H2S. Los resultados indican que un incremento del área superficial no es indicativo de un aumento de la capacidad de eliminación dada la naturaleza ácida de estos materiales obtenidos. Con el fin de contrarrestar el efecto ácido de estos materiales se han realizado los mismos ensayos añadiendo NaOH al lecho de reacción llegando a valores de x/M de hasta 450 mgg-1. Posteriormente también se han realizado ensayos de eliminación de NH3 con algunas de estas muestras, y los resultados obtenidos de x/M son del orden de carbones activados comerciales. Los materiales adsorbentes obtenidos tras la activación con hidróxidos alcalinos se convierten en materiales muy atractivos para ser utilizados como adsorbentes/ catalizadores de múltiples contaminantes (COVs, Hg...). / During the last years there has been an increase in the number of wastewater treatment plants arising after the implementation of regulatory policies focused on sustainable development of contemporary societies. A large quantity of sewage sludge is produced and in addition, some traditional disposal routes are coming under pressure and others are being phased out. Therefore, it is necessary to seek cost-effective and innovate solutions to the problem incurred by sewage sludge disposal. Nowadays, the tendency in Europe is to use this residue to obtain energy by thermal treatments, such as incineration, pyrolysis and gasification, though during this treatment a residue that needs to be disposed is generated.Furthermore, the environmental problems prompted by odors are difficult to solve take considering the different origin and reasons for these bad smells. Bad smell in waste water treatment plants is produced basically by organic matter degradation. This thesis takes into account these two aspects. The aim of this work focuses on the revalorization of sewage sludge to obtain / prepare adsorbents / catalysts from various sewage-based precursors and their application in H2S and in NH3 abatement at ambient temperature. These two latter compounds are paradigmatic in odor related problems.The sewage sludge samples used in this study were obtained from three Spanish WWTPs located in Girona (SC, SB, SL). The influent of these selected facilities is mainly of domestic origin and differs in sludge treatment schemes. A detailed characterization of the solids under consideration is carried out, as a purpose to define the main differences. The techniques used to characterize precursors include chemical characterization (elemental analysis, ash content, pH determination, DRX, FT-IR, SEM / EDX), as well as their porosity characterization (physical adsorption of N2 and CO2).In the first part of the study we focused on dried samples that were subjected to different thermal treatments such as pyrolysis and gasification at different temperatures. The adsorbents/catalysts obtained were used for H2S removal. Afterwards, 12 samples were prepared from SL, 6 of them gasified between 600 - 1100 ºC and 6 pyrolysed at the same temperatures. The samples were characterized and used as an adsorbents for H2S removal. The results shown that we were able to obtain adsorbents with high removal efficiencies despite their low porosity development. These adsorption capacities values (x/M) are in the same range or even higher than x/M values from commercial active carbons (Centaur, Sorbalit). These high x/M values have been prompted to catalytic species such as dicalcium ferrite, identified by XRD.The second part of the study was focused on the preparation of adsorbents from these sewage sludge-based precursors (SB, SL) using different activation processes. Specifically, physical activation with CO2, H3PO4 activation and alkaline hydroxide activation were explored. It is worth noticing that, as far as we know, there are no previous studies in the literature dealing with the activation of sewage sludge by alkaline hydroxides (NaOH or KOH), whereas CO2 and H3PO4 have been scarcely used for the activation of this precursor. The results of the textural characterization of the materials prepared from physical activation by CO2 and chemical activation by H3PO4 show that, these precursors are not a suitable for the preparation of adsorbents by these two methods. Nevertheless, chemical activation by alkaline hydroxides can be a suitable method to develop porosity and surface areas higher than 1600 m2g-1 can be obtained from both sewage sludge precursors (SB, SL). An increase in the hydroxide: precursor ratio leads to an enhancement of the adsorption capacity of the adsorbents. The resultant materials were tested as adsorbents/catalyst for H2S abatement. The results shown that we are been able to obtain adsorbents from sludge-based materials with high surface areas but with relatively low adsorption capacities as a consequence of its acidic nature. NaOH was added to the adsorption bed to counteract the acidic nature of these materials. The x/M values obtained are higher than 450 mgg-1. In addition, some of these materials were used for NH3 removal being the results obtained comparable to those for commercial activated carbons x/M values, tested under similar experimental conditions. These "new" activated materials can be used as adsorbents for many environmental applications such as VOC, Hg removal, etc.

Volatile Organic Compounds (VOCs) are one of the main groups of odour causing compounds in Waste Water Treatment Plants (WWTP). Adsorption technology is already established, in recent years the interest for the optimization of the costs associated with this technique has grown significantly. In particular, there are different options, from the use of low cost adsorbents, to reducing costs associated with carbon regeneration process. In this thesis, the adsorption of the three VOCs on sewage sludge based adsorbents was studied. It was proved that adsorbents obtained by chemical activation of sewage sludge with alkaline hydroxides are comparable to commercial activated carbons (ACs). Likewise, the adsorption of multicomponent gaseous streams was also studied. Related to the ACs regeneration, it was proposed a regeneration treatment of VOC saturated ACs with H2O2 based on advanced oxidation processes (AOP). The influence of the surface chemistry of ACs in this regeneration process was also studied. / Los compuestos orgánicos volátiles (COVs) son unos de los principales compuestos causantes de olores en las emisiones de EDARs. La adsorción es una técnica ampliamente utilizada para la eliminación de COVs en corrientes gaseosas y en los últimos tiempos ha crecido significativamente el interés para la optimización de los costes relacionados con esta técnica. En esta tesis se estudió el proceso de adsorción tres COVs en adsorbentes preparados a partir de lodos de EDAR, comprobando que adsorbentes obtenidos mediante activación química de lodos de depuradora son comparables a carbones activados comerciales (CAs). También se estudió la adsorción de corrientes multicomponente de COVs. En referencia a la regeneración del carbón activado, se propuso un tratamiento de regeneración con H2O2 de CAs saturados con COVs basado en los procesos avanzados de oxidación. Asimismo se estudió la influencia de la química superficial de los CAs en el proceso de regeneración con H2O2.

En esta tesis se han desarrollado varias sondas fluorescentes y materiales híbridos para la detección óptica de diversas especies tanto catiónicas (Hg2+ y metales alcalinotérreos), aniónicas (ATP, carboxilatos de cadena larga y fluoruro) como neutras (vapores orgánicos). El núcleo cromofórico principal estudiado ha sido la 7-amino-3H-fenoxazin-3-ona, cuya estructura consiste en un grupo amino que actúa como electrón dador en el proceso de transferencia interna de carga fotoinducida, y un grupo carbonilo como aceptor conectados a través del sistema electrónico p. Este cromóforo posee propiedades ópticas óptimas como elevados coeficientes de absorción molar y rendimientos cuánticos de fluoresecencia, con longitudes de onda de absorción y emisión centradas por encima de los 500 nm. Estudios espectroscópicos de UV/Vis de una serie de sistemas modelo revelan que el aumento de la fuerza electrón dadora del sustituyente introducido a través del grupo amino genera un aumento del rendimiento cuántico de fluorescencia y desplazamientos batocrómicos de las bandas de absorción y emisión. En base a esto, la introducción de un grupo electrón dador débil (urea) como receptor ha permitido obtener un fluoroionóforo capaz de detectar la presencia de aniones (acetato y dihidrogenfosfato) en disolventes orgánicos con un aumento en la fluorescencia y un cambio de color de naranja a rosa inducidos por la coordinación del anión. En el caso del fluoruro, anión más básico, se pone de manifiesto mediante estudios espectroscópicos de UV/Vis y 1H-RMN la desprotonación del colorante. Otro aspecto interesante de este cromóforo es su capacidad para actuar como un receptor ditópico en ciertas situaciones. La protonación y coordinación de cationes metálicos tiene lugar a través del grupo carbonilo. Mediante la introducción de diversos receptores a través del nitrógeno (ligandos macrocíclicos tipo éter corona para la coordinación de cationes alcalinotérreos y tipo aza-tia-oxa para la coordinación d / Descalzo López, AB. (2004). Síntesis y estudio de derivados de 3H-fenoxazin-3-ona y Aminometilantraceno en disolución y soportados sobre sólidos mesoporosos tipo MCM-41 para su aplicación como sensores moleculares ópticos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1851 / Palancia

[ES] La presente tesis doctoral tiene como objetivo la utilidad de restos vegetales de origen agrícola y no agrícola para la eliminación de fósforo de las aguas residuales, y con ello reducir la eutroficación del lago de l'Albufera de Valencia, en el este de España. Bajo el concepto de Economía Circular, la cual se basa en reducir la entrada de materiales y la generación de desechos en sistemas productivos, los restos vegetales son utilizados para la producción de energía renovable en plantas de biomasa, una vez incinerados en estas plantas los restos vegetales pasan a ser un residuo, la ceniza. Se han estudiado las cenizas de materiales vegetales agrícolas como es la paja de arroz y los restos de podas de vegetación invasora como es el carrizo, ambos procedentes del Parque Natural de l'Albulfera de Valencia. Además, se han utilizado cenizas de una planta de biomasa de la comarca del Rincón de Ademuz, en el interior de la provincia de Valencia, alimentada con restos vegetales agrícolas como son la paja de trigo, paja de cebada y madera de plantaciones de paulonia cultivadas para la producción de bioenergía. Para poder reducir la concentración de fósforo del agua, se ha seleccionado el proceso que hoy en día más posibilidades tiene de ser un sistema de bajo coste y alta eficiencia como es la adsorción. Mediante las isotermas de adsorción de Langmuir, Freundlich y Tempkin se han determinado las capacidades de adsorción de fósforo, llegando a una reducción de fosforo de hasta casi del 99%, siendo la isoterma de Langmuir la que mejor ajuste posee al proceso de adsorción de fósforo. Por último, el residuo producido en el proceso de depuración, que es la ceniza con alta concentración de fosforo, puede ser utilizada para la fertilización de campos agrícolas. / [CAT] La present tesi doctoral té com a objectiu la utilitat de restes vegetals d'origen agrícola i no agrícola per a l'eliminació de fòsfor de les aigües residuals, i amb això reduir l'eutrofització del llac de l'Albufera de València, en l'est d'Espanya. Sota el concepte d'Economia Circular, la qual es basa a reduir l'entrada de materials i la generació de deixalles en sistemes productius, les restes vegetals són utilitzats per a la producció d'energia renovable en plantes de biomassa, una vegada incinerats en aquestes plantes les restes vegetals passen a ser un residu, la cendra. S'han estudiat les cendres de materials vegetals agrícoles com és la palla d'arròs i les restes de podes de vegetació invasora com és el canyís, tots dos procedents del Parc Natural de l'Albulfera de València. A més, s'han utilitzat cendres d'una planta de biomassa de la comarca del Racó d'Ademús, a l'interior de la província de València, alimentada amb restes vegetals agrícoles com són la palla de blat, palla d'ordi i fusta de plantacions de paulonia cultivades per a la producció de bioenergia. Per a poder reduir la concentració de fòsfor de l'aigua, s'ha seleccionat el procés que hui dia més possibilitats té de ser un sistema de baix cost i alta eficiència com és l'adsorció. Mitjançant les isotermes d'adsorció de Langmuir, Freundlich i Tempkin s'han determinat les capacitats d'adsorció de fòsfor, arribant a una reducció de fòsfor de fins a quasi del 99%, sent la isoterma de Langmuir la que millor ajust posseeix al procés d'adsorció de fòsfor. Finalment, el residu produït en el procés de depuració, que és la cendra amb alta concentració de fòsfor, pot ser utilitzada per a la fertilització de camps agrícoles. / [EN] The objective of this doctoral thesis is the use of vegetable remains of agricultural and non-agricultural origin for the elimination of phosphorus from wastewater, and thereby reduce the eutrophication of the lagoon of l'Albufera de Valencia, in eastern Spain. Under the concept of Circular Economy, which is based on reducing the entry of materials and the generation of waste in production systems, plant remains are used for the production of renewable energy in biomass plants, once the remains are incinerated in these plants. Vegetables become a residue, the ash. The ashes of agricultural plant materials such as rice straw and the remnants of pruning of invasive vegetation such as reed have been studied, both from the Natural Park of l'Albulfera de Valencia. In addition, ashes from a biomass plant from the Rincón de Ademuz region, in the interior of the province of Valencia, have been used, fed with agricultural plant remains such as wheat straw, barley straw and wood from cultivated paulownia plantations for the bioenergy production. In order to reduce the phosphorus concentration of the water, the process that today has the most possibilities of being a low-cost and high-efficiency system, such as adsorption, has been selected. By means of the adsorption isotherms of Langmuir, Freundlich and Tempkin, the phosphorus adsorption capacities have been determined, reaching a reduction of phosphorus of up to almost 99%, being the Langmuir isotherm the one that best fits the phosphorus adsorption process. Finally, the residue produced in the purification process, which is ash with a high concentration of phosphorus, can be used for the fertilization of agricultural fields. / Carricondo Antón, JM. (2020). Utilización de residuos vegetales para la eliminación de fósforo en aguas residuales mediante procesos de adsorción [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/158614 / TESIS