La presente tesis se inscribe en el marco de la combinación de los procesos de oxidación avanzada y biológicos para el tratamiento de un agua residual, en este caso, aguas residuales sintéticas conteniendo nitrobenceno (NB) y 2,4-diclorofenol (DCP). Un estudio del comportamiento de estas sustancias en cuanto a una posible degradación microbiana aerobia mostró que ambos presentaban baja biodegradabilidad y eran inhibidores de la biodegradación de otras fuentes de carbono, lo que hacía necesario buscar alternativas a los procesos biológicos convencionales.En una primera parte se estudió la degradación de estos compuestos mediante procesos de oxidación avanzada (POAs) basados en el uso de ozono (ozonación simple, Osub3/Hsub2Osub2, Osub3/UV, Osub3/UV/Hsub2Osub2 y Osub3/UV/Fe) en una planta piloto de 21L, operando en batch. En la ozonación simple se estudió el efecto de la producción de ozono, del pH, de la concentración inicial de los compuestos y de la presencia de secuestrantes de radicales. Además, se estimaron los coeficientes estequiométricos de la reacción de ozono con NB y DCP y las constantes de pseudo-primer orden. En las combinaciones se estudió, por ej., el efecto de la cantidad de peróxido o Fe añadido o el uso de lámparas de luz negra (300-420 nm) vs. 254 nm. Algunos de los principales intermedios generados en el tratamiento de NB y DCP fueron identificados. El inconveniente que presentan estos POAs es el uso de reactivos caros, por lo que una posible alternativa más económica sería la combinación de estos procesos con tratamientos biológicos. En una segunda parte del trabajo, pues, se estudió el efecto de estos procesos en la biodegradabilidad de las soluciones de estos compuestos. Los mejores resultados se obtuvieron mediante la ozonación simple. Se estudió la biodegradación de una solución preozonada de DCP, mostrando que fangos activos de una depuradora municipal podían ser adecuados para el tratamiento de las soluciones preozonadas y que era posible la codigestión de las mismas con un agua residual municipal. Se desarrolló también un posible modelo matemático para el tratamiento de un agua residual mediante el acople de un proceso de ozonación y uno biológico, centrado sobre todo en el posible efecto de la presencia de ozono residual en el bioreactor.

Comprising over 70% of the Earth's surface, water is undoubtedly the most precious natural resource that exists on our planet. Without the seemingly invaluable compound comprised of hydrogen and oxygen, life on Earth would be non-existent: it is essential for everything on our planet to grow and prosper. Although we as humans recognizethis fact, we disregard it by polluting our rivers, lakes, and oceans. Subsequently, we areslowly but surely harming our planet to the point where organisms are dying at a very alarming rate. In addition to innocent organisms dying off, our drinking water has become greatly affected as is our ability to use water for recreational purposes. In order to combat water pollution, we must understand the problems and become part of the solution.When is compared with other options of processing, biological treatment of residualwater is considered a cheap and attractive alternative to eliminate various types ofcontaminants. The effíciency of the biological process depends on many factors such asthe concentration of the contaminants, the chemical structure of the composed, the pHand the presence of inhibitory compounds in wastewater. Although some organic contaminants can be degraded through biological process, many other composed synthetic and natural are not biodegradable.On the hand, several chemical processes as advanced oxidation processes (AOP's) canbe use for mineralization of many organic contaminants. The doubt that presents theseprocesses is the use of expensive reagents. A potential viable solution proposed during last two decays is the combination of these processes with biological processing. In these combined processes, the chemical process would be utilized like pre-treatment step to enhance the biodegradability and elimínate the toxicity of the effluents, while the total mineralization would be completed in the biological process. For it, it is interesting to monitor the changes in the biodegradability of the effluents along thechemical process, this may be use to determine the optimum pre-treatment time. In the literature various indicators have been proposed to follow the biodegradability, where the ratios BOD5/COD and BOD5/TOC are the most utilized (BOD: Biological oxygen demand); COD: Chemical oxygen demand; TOC: total organic carbón). In general, are municipal wastewater was taken as reference values. Thus, it is considered that an effluent is biodegradable when the relation BOD5/COD is over 0.4 or BOD5/TOC over 1.0 (Metcalf & Eddy, 1985).The AOP's are defined like those processes that imply the generation of radicals highlyreagents (especially radical hidroxilo) in suffícient quantities. Although most organicmatter can be degraded by these processes, other compounds as the acetic acids,maleico and oxálico, acetona or cloroformo are not attacked by these radicals (Bigda,1995). The advantage of AOP's comes from the fact that radicals can be formed through different processes.In this study, AOP's based on photo-oxidation well be used for treatment of water contained Phenol and 2,4-dichlorophenol. In the first chapter of this work a general literature review the reactions are presented in which a series of methods for the treating refractory were proposed, among them is found the adsorption in active carbon, humid oxidation, supercritical oxidation, electrochemical oxidation, chemical oxidation in its two parts classics and advanced oxidation. For all, a small bibliographical search as well previous publication in elimination of phenol (POH) and 2,4-dichlorophenol(DCP) are presented. Moreover, it was presented a basic explanation of the characteristics of the biological processing and its operational types. At the end of this chapter, it has been introduced a figure (Figure 3.4) that shows a possible strategy to treat any type of wastewater depending on the organic load and the biodegradability.With respect to the results, the thesis present a framework of the combination of AOP's and biological treatment. In this case, synthetic residual water containing phenol (POH) and 2,4-diclorophenol (DCP) and textile dyes.These compound associates as contaminants in different types of water. They appear in different types of industrial effluents and included among the 130 priority contaminants gives by US EPA and theEuropean Union.A study of the behaviour of these substances for a possible biological degradation showed that all presented low biodegradability, and some as the DCP and textile dyes were inhibited for biomass. Thus, it was necessary to seek alternatives treatment processes.In a first part of this work, the degradation of these composed was studied by means ofadvanced oxidation processes (AOP's), based on the use of the process of photooxidation, in this case, direct irradiation with light UV or UVA, and combination thesesources of light with; UV(A)/H202, UV(A)/Fe(III),UV(A)/Fe(II)/H202 and the processFenton. These experiments were performed in four different, two of them are type tubular and the other two are type stirred tank. The followed variables along the process were the concentration of the contaminants, pH, initial concentration of the H202, Conc. Initial of Fe(II), time of irradiation and total organic carbon (TOC).The effect of irradiation time in the degradation of both the POH and DCP was studied. Also, kinetic of the reactions were followed. Results show that direct UV photolysis is not efficient for DCP and POH elimination. First order reaction constant of aprox.0.0056 min-1 and 0.0066 min-1 was obtained for POH and DCP, respect.)Also the combinations of this process with other hydroxyl radical sours were studied,for e. j., the effect of the quantity of peroxide or Fa(II), or the black light irradiationwith UV at (300-420 nm) vs. 254 nm. By means of the combination H202/UV/Fe removals percentages of 100 DCP and POH were achieved. During these reactions, by-products were identified, for POH it was identified caticlos, quinone and hidroquinoin. In the case of DCP, only it was possible to identify the clorobenzoquinona and some carboxylic acids.As it was mentiond above, the hostility that AOP's presents is use of expensive reagents, and a possible alternative is the combination with biological process. In this study also, some strategies for these types of combination have been established, that was possible by means of a study of the improvement in the biodegradability of the treated solutions. In a second part of the work, therefore, the effect of these processeswas studied in the biodegradability enhancement of the solutions. The better resultswere obtained by means of the process photo-Fenton, the ratios BOD5/COD increasedfrom O up to 0.92 and 0.48 for solutions of 100 ppm of POH and DCP respectively.After time of irradiation of 30 min and initial concentrations of H2 02 of 65 ppm and 300 ppm, respectively. Later the improvement of the biodegradability of the treated solutions, was studied the biodegradation of some solutions pre-tried of POH and DCP.Respect the DCP treated, the results have shown that activated sludge of a municipal wastewater plant could be adequate for the treatment of the pre-oxidize solutions and that was possible through co-digestion of the same with a residual water. By means of the combination photo Fenton -biological treatment. It was achieved up to a 89 of organic matter elimination. Continuing this line of investigation, it was developed alsoa complete combined processes consist of DCP pre-treated via Photo oxidation and aerobic and anaerobio biological reactors type SBR (sequencing batch reactor). By means of this process, elimination of organic matter up to 93 of TOC was obtained in a signifícant cycle time. The same strategy was applied to phenol, in this part a comparison has been established between single and coupled processes, the results havebeen shown that good improvement in organic matter take place in the combined processes.Finally, the use of the photo oxidation processes was examined to eliminate the colour and improvement the biodegradability of dyes solutions. The results have shown that these processes can be use efficiently for colour elimination and biodegradability improvement of dyes solutions.

Les activitats de recerca destinades a la solució dels problemes de contaminació de les aigües estan patint un fort increment en els darrers anys. Entre les indústries més contaminants, cal esmentar la tèxtil i la paperera, i més concretament, els efluents provinents d´etapes deblanqueig. Quan els tractaments biològics convencionals d'aquests efluents contaminants no són efectius, la utilització de tecnologies emergents, tals com els processos d´oxidació avançada (AOP´s), basats en la formació in situ de radicals hidroxil, es mostra adient. Amb l´objectiu de provar la viabilitat de tractar efluents contaminants amb el radical hidroxil, vàrem triar l´ozonització i la fotocatàlisi per abordar efluents de blanqueig de pastes papereres generats en el laboratori. Aquesta prova mostrà que la fotocatàlisi pot reduir eficientment el contingut de carrega orgànica tot seguint una equació cinètica de Langmuir-Hinshelwood. A més, la combinació simultània de fotocatàlisi i ozonització produí un efecte sinèrgic que millorava el rendiment respecte al cas d´aplicar ambdós AOP´s de manera seqüencial.Tot i assumint que el radical hidroxil era l´oxidant adequat, planificàrem un extens estudi, fent servir aigües residuals industrials i distints AOP´s. La disminució del TOC i el cost en el tractament varen ésser els paràmetres contrastats en els distints estudis, amb l´objectiu de descobrir els principals avantatges i inconvenients de cada procés. El procés d´ozonització requeria disminuir el seu cost. La presència d´ions ferro en el procés ozó/UVA va aconseguir la reducció d´un 90% de TOC conjuntament amb una disminució del 15% en el cost. L´ús seqüencial de tractaments genera millors resultats (addició de ferro amb o sense llum, seguit per una etapa d´ozonització). Conclusions similars es varen obtenir en treballar amb una matriu sintètica de 2,4-diclorfenol (compost trobat usualment en els efluents de blanqueix de pasta de paper).Referent a la fotocatàlisi, s´ha posat de manifest la necessitat d´utilitzar una font de llum potent i/o la millora de l´eficiència de la llum incident en el catalitzador de TiO2. En aquest sentit vàrem provar dues vies: (a) la utilització d´un nou muntatge experimental amb una font de llum de 125 W. Determinacions d´AOX, toxicitat aguda, fenols i de GC-MS ens van portar a concloure que els compostos orgànics de clor eren eliminats eficientment en l´aigua residual. (b) la utilització de guies d'ones recobertes de TiO2. Solució que permet augmentar l´eficiència amb la que el catalitzador aprofita la llum incident per tal de millorar el disseny de reactors fotocatalitics.L´últim procés provat, el reactiu Fenton, en presència de llum solar o artificial, es va aplicar a la degradació d´efluents de blanqueig tèxtils o paperers. La degradació del contingut de càrrega orgànica d'aquests effluents s´assolia preferentment a pH = 3. El primer estudi es realitzà sobre un efluent de blanqueig de pastes de paper. La funció aproximada del sistema, estimada a partir del disseny experimental, mostrà que concentracions inicials inadequades de reactiu Fenton afectaven negativament al procés, a causa de reaccions competitives entre aquest i altres espècies oxidatives. Així mateix, la temperatura augmentà clarament les velocitats de la reacció, inclús sense presència de radiació. La millora en la disminució del TOC és particularment significativa quan les proporcions de reactiu Fenton són inadequades (en passar de 25 ºC a 40 ºC es pot aconseguir una reducció en el cost de l´ordre del 80%). Per altre banda, la llum solar aconsegueix reduir fins un 70 % el cost total d'un tractament de dues hores de durada. L'anàlisi de GC-MS constata l´eliminació dels compostos clorfenòlics. Un segon estudi sobre un efluent tèxtil corroborà la gran importància de la temperatura i de la presència de llum solar. En resum, tots els AOP´s provats mostren, sota condicions experimentals adequades, la capacitat de degradació del contingut orgànic present en efluents de blanqueig procedents d´indústries papereres i tèxtils. / There is an ever increasing amount of research activities especially devoted to the solution of water pollution problems.The pulp and textile industries are considered to be some of the largest polluters of all industries. The biggest problem with those industries consists in the polluted effluents discharged during the bleaching process because conventional biological treatments are not effective in treating these toxic pollutants. In these cases, the emerging technologies called Advanced Oxidation Processes (AOPs) represent an attempt to mineralize the contaminants by the in situ formation of hydroxyl radicals.In order to determine the effectiveness of treating effluents with the hydroxyl radical we chose the photocatalytic and ozonation processes to treat bleaching pulp effluents generated in the laboratory. Our results demonstrated that the photocatalytic process could efficiently reduce the organic content in accordance with the Langmuir-Hinshelwood kinetic equation. Moreover, simultaneously combining photocatalysis and ozonation provided a synergistic effect that was superior in performance to that of applying the photocatalysis and ozonation processes sequentially.Our tests with laboratory bleaching pulp effluents assumed that the hydroxyl radical was the proper oxidant to be use. An extensive study was undertaken using industrial wastewaters and different AOPs. TOC decay and treatment costs were the operative variables compared in the study in order to discover the benefits and shortcomings of each process.It is imperative that the ozonation process decreases the treatment costs. The addition of iron ions to bleaching mill wastewater undergoing ozone/UVA treatment resulted in high rates of TOC removal (90%) and in a significant cost reduction (15%). Additionally, sequential processing (stirred iron, with or without light irradiation, followed by an ozonation stage) led to even better results. Similar results were obtained on the synthetic sample of 2,4-dichlorophenol (a compound typically found in paper pulp bleaching effluents) investigated. We noticed that the photocatalytic process requires either a powerful light source or an improvement of the light utilization efficiency of the TiO2 catalyst, or maybe both, to be most effective. We tested two strategies: (a) A new experimental setup that used a high power light (125 W) to accelerate the reaction rate. AOX, acute toxicity, phenol and a GC-MS analysis led us to conclude that the chlorine organic compounds were efficiently eliminated from the treated wastewater. (b) The second approach consisted in using titanium dioxide (TiO2)-coated waveguides. This approach increases the light utilization efficiency of the TiO2 catalyst with the aim of improve the reactor's design.The last process that was tested involved the addition of Fenton reagent to the bleaching pulp and textile effluents in conjunction with either artificial or solar light The degradation of the organic contents was successfully performed at pH = 3.The first study was performed on bleaching pulp effluent. The approximate function of the system, as assessed by the experimental design, showed that initial non-optimum concentrations of the Fenton reagent were detrimental to the process because of competitive reactions of the Fenton reagent with oxidative species. On the other hand, temperature markedly increased the reaction rates, even without light irradiation. The improvement in TOC removal was particularly significant when the reagent ratios were not optimal. A decrease in cost around 80% is possible by just increasing the temperature from 25ºC to 40ºC. Moreover, solar light reduced the total cost of a two hour treatment by up to 70 % and efficiently removed the chlorophenolic compounds as shown by GC-MS analysis.The second study performed on textile wastewater corroborates the importance of the temperature parameter and the utility of solar energy. In summary, all AOPs tested displayed the capability to degrade the organic components of bleaching Kraft mill and textile mill effluents under suitable experimental conditions.

Per tal de dur a terme un càlcul de trajectòries dels sistemes B(2P) + OH(2pi) i B(2p) + H2O(XIA2), objectiu primordial del treball que es presenta, s'ha procedit a estudiar la superfície d'energia potencial (SEP) del sistema H(2)BO. Prèviament a aquest estudi, s'ha efectuat un test sobre la descripció que dóna el mètode semiempíric MNDO de sistemes del tipus HMOH (M=Be. AI, C, Si, B) sobre els que es disposa de resultats de càlculs "ab inicio" acurats. Una vegada comprovat que aquest mètode semiempíric descriu prou bé les característiques dels sistemes del tipus indicat, s'ha dut a terme un estudi exhaustiu del sistema H(2)BO, per a passar a recalcular els punts estacionaris localitzats a la SEP mitjançant un càlcul "ab initio" a nivell HF/6-31** amb la inclusió de l'energia de correlació electrònica seguint la metodologia de Moller i Plesset fins a tercer ordre. A la vegada s'ha comprovat, calculant punts dels camins de mínima energia, que els estats de transició recalculats connectaven adequadamenr amb les zones asimplòtiques de la SEP.El pas següent a aquests càlculs ha estat l'ajust de la SEP tetratòmica mitjançant una funció analítica segons la metodologia iniciada per Sorbie i Murrell, la qual cosa implica el coneixement de les funcions de potencial dels fragments di i triatòmics implicats en el sistema. L'ajust d'aquestes funcions de potencial s'ha realitzat utilitzant les dades obtingudes a nivell MP3/6-31G**//HF/6-31G**. Aquests tipus d'ajust ja han estat aplicats amb anterioritat en l'estudi de sistemes tri i tetratòmics assegurant una bona descripció de les zones asimptòtiques i posant de manifest les principals caracterlstiques dels sistemes.Una vegada obtingudes les SEP's analítiques s'ha procedit a realitzar, aplicant el mètode de les trajectòries quasiclàssiques. càlculs de trajectòries dels sistemes abans esmentats (B(2p) + OH(2pi i B(2p) +H2O(XIA1)).Pel que fa referència al sistema triatòmic, i per al nivell vibro-rotacional més poblat de la diatòmica OH a 300 K(V=0, J=2). s'ha dut a terme un estudi en un ampli interval d'energies de col.lisió des de 0.005 eV fins a 0.3 eV i s'ha observat que la secció eficaç, S(r) decreix en augmentar l'energia de col.lisió, posant de manifest el mateix tipus de comportament observat en altres sistemes reactius sense barrera en el camí de mínima energia. Les seçcions eficaces de reacció. degut a que la reactivitat és força elevada. s'han pogut obtenir amb un error estadístic molt petit(<3%) per a cadascuna de les condicions inicials considerades sense necessitat de calcular un número massa elevat de trajectòries.L'estudi de l'efecte de l'energia vibracional en la reactivitat del sislema ha mostrat que aquella gairebé no modifica el valor de la secció eficaç, mentre que l'energia rotacional, per a valors petits de J, inicialment fa disminuir la reactivitat del sistema. però a partir d'un cert valor de J i per tant de l'energia rotacional, la secció eficaç comença a créixer. És a dir que S(r)(J) vs J presenta un mínim. Aquest tipus de comportament ha pogut ser observat en altres sistemes amb anterioritat.Una anàlisi de les trajectòries reactives ha permès comprovar que la reacció procedeix via dos mecanismes diferents: inserció de l'àtom de bor al mig de l'enllaç O-H i posterior trencament de l'enllaç H-B formal o bé abstracció de l'àtom d'hidrogen després de l'atac del bor a l'oxigen de la molècula OH. El primer d'aquests dos mecanismes és molt més reactiu que l'altre. observant-se també en el primer cas unes trajectòries molt més complexes que en el segon.L'estudi de l'evolució de les trajectòries al llarg del temps ha posat en evidència que el procés d'inserció procedeix a través de la formació d'un complex de curta vida, augmentant el seu temps de vida a mesura que creix l'energia de col.lisió. Aquest fet s'ha explicat en base al model O.C.M ("Oscillating Complex Model").La SEP emprada tendeix a canalitzar cap a productes amb més contingut d'energia transnacional que no pas energia interna. Pel que fa a l'energia vibracional, cal assenyalar que el repartiment és gairebé estadístic, mentre que aquest tipus de repartiment no s'observa en l'energia rotacional.Pel que fa a les trajectòries del sistema B(2(P) + H2O(X(1)A(l) s'ha estudiat la reactivitat per a diferents valors de l'energia de col.lisió propers a l'energia llindant així com l'efecte de l'excitació vibracional i rotacional de la molècula d'H(2)O en la reactivitat.Els càlculs de trajectòries han mostrat l'existència de tres canals reactius que condueixen a la formació d'HOB+H, HBO+H i BO+H2, essent el més reactiu el que porta a HOB+H i el menys el corresponenl a la formació de BO.Per al procés global s'observa que la secció eficaç creix en augmentar l'energia de col.lisió, presentant un comportament complelament diferent al del sistema triatòmic, ja que en el cas del sistema letratòmic hi ha una elevada barrera en el camí de mínima·energia.La variació de la secció eficaç amb l'energia vibracional depèn del mode vibracional que s'excita, observant-se un comportament similar pel que fa als modes normals 2 i 3 de l'H(2)O. Per a aquest sistema també s'ha estudiat la variació de la secció eficaç amb l'energia rotacional (E(rot), observant-se una disminució d'aquella amb l'E(rot).En quant a la repartició de l'energia en els diferents productes de reacció, s'ha dut a terme un estudi de la distribució clàssica de l'energia en funció de l'energia accesible mitja (E(ace), per a cadascun dels canals reactius, observant-se en cada cas que la SEP emprada tendeix a canalitzar més energia interna cap als diferents productes que no pas energia translacional.Les trajectòries reactives són totes directes o quasi-directes presentant un comportament del tot diferent a l'observat en el cas del sistema triatòmic. / The compounds formed by boron oxidation arc very interesting in view of the important role which they play in combustion processes. Boron chemistry, and particularly reactions between atomic boron (B(2)p) and R-OH molecules (R=H, organic radicals), has been an important and fruitful research area for many years.To carry out a quasiclassical 3D-trajeclory study of the B(2)P) + OH(2Pi) and B (2(P) +H2(X1A1) reactions, an analytical Sorbie-Murrell-like function has been derived for the potential energy surface of the H(2)BO ground state, with the six interatomic distances as variables. Since a tetra-atomic surface requires know the related diatomic and triatomic ones, the 2- and 3-body termes were obtained prior the construction of the H2BO surface. All analytical functions were fitted lo the "ab initio" results al MP3/6-31G**//HF/6-31G**level.The B(2p) + OH(2pi) &#61664; BO(2sygma+) + H(2S) reaction was studied with he OH molecule in the most populated rovibrational level (v=0, J=2), al 300 K, and for a wide range of collision energies. The effect on reactivity of vibrational and rotational variations was investigated by considering respectively the v=l, J=2, and v=0, J=0, v=0, J=6, v=0, J=8, rovibrational levels at 0.04 eV collision energy value, which is very close to the averaged thermal energy al 300 K (<E(I)>= 0.0388 eV).Quasiclassical four-centre trajectory calculations for the B(2P) + H20 (X1A1) reaction were carried out al several collision energies near the threshold for different vibrational and rotational excitations. Several exothermic reaction channels are possible (HOB+H, HBO+H and BO+H(2)), and the overall reactive cross-section being obtained. Internal energy influence on reactivity was explored as well as its effect on he different open reaction channels.The analysis of distribution energy in the products was made considering the accessibleenergy distribution among the different energetic forms.

El titanio es un metal abundante en la Tierra que presenta buenas propiedades mecánicas, baja densidad, resistencia a la corrosión y, además, es biocompatible. Estas características hacen que el titanio y sus aleaciones sean muy utilizados en una gran variedad de aplicaciones tecnológicas, sobre todo en la industria médica, química, naval y aeroespacial. Asimismo, recientemente se ha introducido su uso como metal semi-noble en el ámbito de la joyería y de la bisutería. Para mejorar las propiedades superficiales del titanio se le puede someter al tratamiento superficial de oxidación que, además, puede originar una variedad de colores muy atractiva que amplía las posibilidades del titanio en el sector de la joyería y de la decoración. Existen distintas técnicas para llevar a cabo la oxidación superficial del titanio para producir su coloración, como son el tratamiento térmico, el procesado con plasma o la oxidación electrolítica. No obstante, existe una alternativa interesante: el tratamiento superficial con láser. Esta técnica presenta una gran resolución espacial, rapidez de procesado y ausencia de contacto material con la pieza a tratar. Además, la posibilidad de irradiar zonas de difícil acceso y la versatilidad de los sistemas de marcado proporcionan al láser una gran aplicabilidad en la coloración del titanio. El objetivo de este trabajo es el estudio de la coloración del titanio mediante la oxidación del titanio en aire con un láser de marcado de Nd:YAG (lambda = 1064 nm) así como la evaluación de la viabilidad industrial de esta técnica en la realización de motivos. Además, se estudian las causas del color de las muestras obtenidas mediante el procesado con láser. El estudio comprende el análisis de la morfología y la composición resultantes al irradiar con un solo pulso láser, al acumular pulsos con una frecuencia de repetición de 30 kHz, al realizar trazas láser en modo continuo y en modo pulsado mediante el desplazamiento del haz láser sobre la superficie de la muestra y, finalmente, al tratar áreas extensas por solapamiento de trazas. Asimismo, se lleva a cabo un estudio de viabilidad de esta técnica mediante la realización de motivos decorativos.El análisis morfológico del titanio tratado con láser revela cambios significativos en la morfología superficial debido a movimientos termocapilares del material fundido, a los elevados esfuerzos mecánicos que aparecen en el material, a la vaporización y a la formación de un plasma intenso durante el tratamiento. Por otro lado, las muestras presentan distintos colores que, en algunos casos, muestran una tonalidad secundaria. El análisis por microscopia óptica revela que el color de las muestras no es uniforme pues presentan zonas micrométricas de distintos colores. El análisis composicional pone de manifiesto que las muestras están formadas por Ti2O,&#61472;gamma-TiO,&#61472;beta-Ti2O3 y TiO2. El estudio de las propiedades ópticas y estructurales de las muestras tratadas con láser así como el análisis comparativo con muestras anodizadas indican que el color es originado esencialmente por fenómenos de interferencias en una capa fina superficial de TiO2 transparente influido, según el caso, por la composición debajo de éste y, en menor medida, por fenómenos de absorción óptica de los demás óxidos.Finalmente, el estudio del color llevado a cabo mediante la variación de los parámetros tecnológicos relacionados con el marcado con láser pone de manifiesto la viabilidad de esta técnica para la realización de motivos en color sobre titanio. Se han empleado distintos modos de operación para efectuar diseños vectoriales, motivos con áreas rellenas de colores y mapas de bits realizados a base de píxeles de colores. Estos modos de marcado permiten realizar diseños de gran calidad, con colores muy atractivos y uniformes.

Advanced Oxidation Processes (AOPs) are suitable for achieving the complete mineralization of organic pollutants in wastewaters, since they are based on the generation of a powerful non-selective chemical oxidant. A major drawback of AOPs is that they involve high operating costs if high levels of mineralization are endeavoured. Integration of an AOP with a biological treatment has demonstrated to be a suitable alternative, since it combines the capacity of the AOP, in this case Photo-Fenton, to enhance biodegradability, with a biological treatment such as a Sequencing Batch Biofilter Reactor (SBBR), which operating costs are lower.Photo-Fenton (Ph-F) process is carried out by irradiating the system with ultraviolet (UV) and/or visible (Vis) light. In Fenton processes, by combination of hydrogen peroxide (H2O2) as a reagent and iron ions (Fe2+ for example) as catalyst in acid medium, highly oxidant species are generated.According to the results, most of the studied parameters may be written as a function of [H2O2]0, which means that temperature and [Fe2+]0 do not affect significantly the results. Moreover, a subsequent scale-up of the process shows that degradation follow very similar tendencies and shows similar results.It has been observed that the efficiency of oxidation follows a tendency directly related to the amount of H2O2 applied. An innovative description of the process is their modelling regarding the evolution of COD and BOD5 over the oxidation process or depending on the amount of H2O2 applied. The models show good fitting properties, and they appear to be a good basis for more precise modelling of the system.Regarding the integration of both processes, the best operating conditions consists of first treating the solution by Ph-F with 500 mg.L-1 of [H2O2]0 and 10 mg.L-1 of [Fe2+]0 at 27 ºC. The resulting product is then treated in the SBBR for 8 hours of time. More than 90 % of mineralization is achieved. The bioreactor show high resistance when is exposed to toxic shock load. Concerning control possibilities, monitoring the Oxygen Uptake Rate (OUR) by in-situ respirometry is suggested to be a good parameter, since it is a direct measurement of bacterial activity.

L’aigua és un bé escàs i finit, i degut a factors com l’increment de la població i el canvi climàtic, les previsions indiquen que a mig termini un 40% de la població viurà amb un estès hídric significatiu. Això podria tenir efectes molt greus en el desenvolupament i en el benestar a les àrees afectades. És normal doncs, que els darrers anys hagi acrescut considerablement l’interès en l’obtenció de recursos hídrics alternatius i sostenibles com la regeneració d’aigua i la reutilització. Els avenços tecnològics per al tractament d’aigües estan fent possible l’obtenció d’aigua regenerada de qualitat que pot ser utilitzada per a restauració ambiental, per al reg en general i per a usos urbans no potables. Tot i així, aquesta activitat podria suposar un perill per la presència de patògens d’origen entèric (bacteris, virus i protozous) i també per la presència de microcontaminants com productes farmacèutics, hormones o subproductes de desinfecció. El RD 1620/2007 estableix el marc legal de la reutilització, i es basa en E. coli com a indicador de qualitat microbiològica de l’aigua regenerada (AR). Tot i així, E. coli pot no ser suficient en relació a la presència de patògens vírics o protozous. Un exemple és Cryptosporidium, que s’ha convertit en un patogen de referència ja que ha causat nombrosos brots de criptosporidiosi d’origen hídric. L’ús de microorganismes indicadors alternatius com bacteriòfags (SOMCPH o FRNAPH) o espores de clostridis reductors del sulfit (SRC), pot ser molt útil per a indicar la presència o per modelar el comportament de patògens vírics o de protozous. En aquesta tesi s’estudia d’una banda, la qualitat microbiològica de l’AR que produeixen cinc plantes de tractament, analitzant E. coli, indicadors alternatius, i Cryptosporidium com a patogen de referència. Es fan assajos de QMRA lligats a Cryptosporidium en les EDARs estudiades, i finalment s’estudien les implicacions, d’un procés de reutilització per a augmentar el cabal del riu Llobregat uns Km més a munt del punt de captació de la potabilitzadora. Els resultats d’aquesta part indiquen que la reutilització per a potabilització en l’escenari estudiat, no hauria de suposar cap risc per a la salut de les persones des de la perspectiva de les malalties infeccioses. S’observa que l’ús d’un altre indicador, a part d’E. coli, significaria una millora en la gestió de l’AR ja que permetria fer un seguiment molt més acurat tant de la qualitat de l’aigua com de l’eficiència dels diferents tractaments. És recomanable l’ús de tractaments multibarrera durant la regeneració per poder garantir una aigua segura, i en aquest sentit, la inclusió de llum UV és vital en la prevenció del risc associat a Cryptosporidium en AR. D’altra banda s’estudien processos fotocatalítics d’oxidació avançada (POAs) com a processos de regeneració en l’eliminació de microorganismes d’efluents secundaris reals. D’una banda, amb l’ús de làmpades d’UV i de l’altra amb l’ús de la radiació solar com a font de llum UV. Per fer-ho es va analitzar la inactivació de diferents indicadors (SOMCPH, FRNAPH, CB390PH i SRC) davant alguns POA: H2O2/UV, TiO2/UV i foto-Fenton. Els resultats indiquen que l’ús de POA té un gran potencial com a tractaments terciaris en el futur, especialment si estan basats en la radiació solar, ja que podrien ser una opció ambientalment sostenible i alhora eficaç en el tractament d’aigua. Tot i així, és necessari segui investigant la possible aplicació d’aquestes tecnologies ja que encara hi ha certes limitacions que fan que de moment no es facin servir de manera més estesa. Finalment, els resultats pel que fa a la inactivació de microorganismes ratifiquen que l’ús d’un altre indicador seria útil per assegura la qualitat microbiològica de l’aigua. / Population growth and climate change may worsen the current water scarcity problems, which could have serious effects on the development and on the public health of the affected areas. Therefore, there is an increasing interest in the improvement of sustainable water resources such as water reclamation. Technological advances in water treatment are making it possible to obtain reclaimed water (RW), which can be used for instance, for environmental restoration or for irrigation. However, water reuse may represent a health risk due to the presence of enteric pathogens or micropollutants. Spanish regulations on RW are based on E. coli, but it may not be useful to protect against viral o protozoan diseases. Cryptosporidium has become a reference pathogen since it has caused numerous waterborne outbreaks. Thus, the use of alternative indicators such as somatic coliphages (SOMCPH) or spores of sulphite reducing clostridia (SRC) may be better to monitor presence and behaviour of certain pathogens. The aims of this thesis were: (i) to study the microbiological quality of RW analysing Cryptosporidium as the reference pathogen and different microbial indicators such as E. coli, SOMCPH and SRC; (ii) to perform QMRA analysis related to the presence of Cryptosporidium in RW; (iii) to analyse the implications of planned-IPR (indirect potable reuse) in the Llobregat River; (iv) to test the effect of different AOP (advanced oxidation processes) on indicator microorganisms for water reclamation purposes. From the infectious diseases point of view, the health risks due to waterborne pathogens linked to planned-IPR in the Llobregat River can be safely managed. Furthermore, the use of another indicator, besides E. coli, would improve RW management. Multi-barrier systems including UV for water treatment are recommended to ensure RW quality, especially with regard to Cryptosporidium inactivation. AOPs have a great potential for water reclamation in the future, especially those based on solar light, because they are sustainable and effective technologies for the removal of microorganisms as well as for the mineralisation of emerging micropollutants. Within the solar based procedures, photo-Fenton showed the best performance in microbial inactivation during the experiments. However, it is necessary to further investigate this AOP to overcome some of its actual limitations.

En la presente Tesis Doctoral se estudió el efecto de la incorporación de aceites poliinsaturados, &#945;-tocoferol y minerales en piensos sobre la composición en ácidos grasos, el contenido en &#945;-tocoferol, la oxidación (índice del ATB) y la susceptibilidad a la oxidación (método inducido del naranja de xylenol) de plasma, hígado y carne de conejo. También se estudiarion los efectos de la cocción y la conservación a refrigeración de la carne cocida sobre estos parámetros. En un primer estudio se ensayaron diferentes dosis y tipos (girasol y linaza) de grasas en pienso, y la suplementación de la dieta con AT (100 mg/kg). Dosis y tipo de aceite, así como la suplementación con AT modificaron la composición en AG de plasma, hígado y carne, tanto por incorporación de AG de la dieta, como por modificación de la biosíntesis de ciertos AG. También alteraron la oxidación (índice del ATB) y la susceptibilidad a la oxidación (índice del naranja de xilenol o FOX) de plasma, hígado y carne de conejo. Cocción y refrigeración produjeron incrementos en la oxidación de la carne, que fueron menores tras suplementar las dietas con AT, siendo esto menos efectivo cuando los piensos contenían un 3% de linaza. El contenido en &#945;-tocoferol del plasma fue indictivo del contenido en &#945;-tocoferol de hígado y carne, y de su estado oxidativo. La cocción y la refrigeración de la carne cocida implicaron una pérdida de &#945;-tocoferol y un incremento en la oxidación de la carne. La evaluación de la susceptibilidad a la oxidación mediante el método inducido del naranja de xilenol fue un buen predictor de la oxidación alcanzada tras la cocción. Entre los tratamientos estudiados, el que ofreció una composición en AG nutricionalmente más favorable y una mejor estabilidad oxidativa fue el que contenía 1,5% de linaza y 100 mg/kg de AT. En el segundo estudio se ensayaron diferentes niveles de oxidación en el aceite añadido a los piensos (sin oxidar, alto contenido en compuestos de oxidación primaria, y alto contenido en compuestos de oxidación secundaria), y la suplementación con AT y con Zn. La incorporación de aceites oxidados a los piensos no modificó de forma sustancial la composición en AG de plasma, hígado y carne de conejo, ni su oxidación. Sin embargo, cuando el aceite presentaba un alto contenido en compuestos de oxidación primaria, se redujo el contenido en &#945;T en ellos, y aumentó la oxidabilidad en carne de conejo. Ésta fue reducida por la suplementación con AT, pero de forma menos efectiva cuando el aceite del pienso presentaba un alto contenido en compuestos de oxidación primaria. El contenido en Zn, Fe o Se en la carne no se modificó por los factores estudiados, pero la suplementación con Zn redujo en contenido en Cu en la carne, aunque esto no afectó a su oxidación. Tal como sucedió en el primer estudio, la cocción y la refrigeración aumentaron la oxidación en la carne, pero los valores de ATB alcanzados fueron menores que en el primer estudio. La evaluación de la susceptibilidad a la oxidación en carne cruda mediante el método inducido del naranja de xilenol fue indicativa de la oxidación alcanzada en la carne tras la cocción. / The effects of the addition of different doses and sources (sunflower and linseed oil) of polyunsaturated oils to rabbit feeds, as well as the dietary supplementation with &#945;-tocopheryl acetate (TA) on the fatty acid composition, the &#945;-tocopherol content, the oxidation (TBA value) and the susceptibility to oxidation (FOX value) of rabbit plasma, liver and meat were assessed. The fatty acid composition of rabbit plasma, liver and meat was modified by the dose and source of oil added to feeds, and the dietary supplementation with TA, both by direct incorporation of fatty acids from diets and by the modification of some biosynthetic pathways. Also, liver and meat oxidation and susceptibility to oxidation were altered. Cooking and refrigeration of cooked meat decreased its &#945;-tocoferol content and increased its TBA value. This increase was lower in meats from TA supplemented diets. From the studied diets, the 1.5% linseed oil (plus 1.5% animal fat) and 100 mg/kg of TA was the diet that produced meat with a more nutritionally favorable fatty acid composition and a better oxidative stability. In a second study, the effects of the addition of oils with a different oxidation level (not oxidized, high content of primary oxidation compounds or high content of secondary oxidation compounds) to rabbit feeds on the fatty acid composition, &#945;-tocopherol content, oxidation (TBA value) and susceptibility to oxidation (FOX value) were assessed. Also, the effects of the dietary supplementation with TA and zinc were assessed. The incorporation of oxidized oils to feeds did not substantially alter the fatty acid composition of rabbit plasma, liver and meat, but when oil presented a high content of primary oxidation compounds it led to a reduced &#945;-tocopherol content in rabbit plasma, liver and meat, as well as to an increase in meat susceptibility to oxidation. This was reduced by the dietary supplementation with TA, but it was less effective than when the oil added to feeds was not oxidized or contained a high content of secondary oxidation compounds.