El curso de electroquímica para el medio ambiente tiene como propósito establecer los conceptos esenciales de tecnologías electroquímicas promisorias de oxidación y/ó reducción de contaminantes orgánicos e inorgánicos de diversas fuentes, teniendo siempre presente el panorama mundial, nacional y regional. El agua es un elemento central de la vida y eje común y articulador de todas las actividades humanas. Puesto que su cantidad en el planeta es fija, su uso intensivo en las diferentes actividades humanas conlleva a la contaminación (con sus efectos nefastos asociados) del medio natural y las especies que lo habitan, así como de los seres humanos quienes somos. En este contexto, las tareas de investigación y desarrollo de procesos que destruyan los contaminantes químicos son particularmente importantes para un país como Colombia donde la mayoría de las aguas residuales industriales o domesticas no son tratadas. Esto es alarmante sabiendo que una parte importante de la población es suministrada con agua de bebida proveniente de fuentes superficiales a las que han llegado en grandes cantidades de residuos industriales y domésticos insuficientemente tratados y que los tratamientos para su potabilización no son generalmente eficientes para la eliminación de sustancias toxica.

Objetivo general

Presentar los principales aspectos teóricos y técnicos de los diferentes métodos electroquímicos de tratamiento de contaminantes.

Objetivos específicos

1. Entender los procesos redox y electroquímicos que ocurren e impactan al medio ambiente, así como sus principios fisicoquímicos.
2. Conocer las técnicas electroquímicas que permiten llevar a cabo la medición de estos procesos, y la instrumentación analítica empleada.
3. Identificar los métodos de remediación electroquímicos aplicados sus ventajas y desventajas.
4. Describir las diferentes aplicaciones a escala piloto y real. 5. Explorar diferentes casos de aplicación.

Con el fin de comprender cada uno de los conceptos y técnicas estudiadas en el curso de electroquímica ambiental, el estudiante abordara de manera individual cada uno de los temas de manera inicial (revisión bibliográfica constante, 28 horas de trabajo independiente). Posteriormente en cada sesión de clases (28 horas de docencia asistida) el docente discutirá los aspectos fundamentales de cada tema, y por último se abordará un ejemplo de aplicación por parte de cada estudiante. Aprendizajes que se promueven en esta actividad: capacidad de aprender por cuenta propia y capacidad de análisis, síntesis y evaluación.

Contenido Resumido (28 horas de docencia asistida)

1. Química ambiental y toxicología de contaminantes convencionales (4 horas).
2. Termodinámica y cinética de sistemas electroquímicos (4 horas).
3. Electrocoagulación (4 horas)
4. Oxidación anódica directa e indirecta (4 horas)
5. Electro-reducción de contaminantes (4 horas)
6. Electro-precipitación de contaminantes (4 horas)
7. Métodos electroquímicos asistidos con Luz y fotoelectroquímicos (4 horas)

UNIDADES DETALLADAS

Unidad No. 1 Parámetros fisicoquímicos de calidad de aguas

1.1 Determinación de color mediante espectroscopia UV-Vis
1.2 Determinación de la demanda química de oxigeno
1.3 Determinación de la demanda biología de oxigeno
1.4 Determinación del carbono orgánico total
1.5 Metodos convencionales de oxidación de compuestos orgánicos. (1 clase)
1.6 Tratamiento biológico, tratamiento con oxidantes químicos

Unidad No. 2. Termodinámica y cinética en sistemas electroquímicos

2.1 Definición de corriente, carga y potencial
2.2 Fenómenos de transporte de masa en sistemas electroquímicos
2.3 Interfaces electrodo/electrolito
2.4 Celdas electroquímicas
2.5 Electroanalítica
2.6 Reactores electroquímicos
2.7 Aplicaciones de procesos electrolíticos
2.8 Fenómenos electrocinéticos
2.9 Electroquímica de semiconductores
2.10 Fotoemisión en electrodos metálicos
2.11 Instrumentación

Unidad No. 3 Electrocoagulación

3.1 Principios de electrocoagulación
3.2 Comparación entre electrocoagulación y coagulación química
3.3 Factores que afectan la electrocoagulación
3.4 Aplicaciones particulares

Unidad No. 4 Oxidación directa e indirecta

4.1 Principios básicos de mineralización de compuestos orgánicos
4.2 Materiales de electrodo
4.3 Oxidación directa
4.4 Oxidación indirecta: cloro activo, radicales inorgánicos

Unidad No. 5 Electro-reducción de contaminantes

5.1 Mecanismo de reducción
5.2 El rol del medio junto al material de electrodo
5.3 Tratamiento de orgánicos clorados
5.4 Tratamiento de metales en solución

Unidad No. 6 Electro-precipitación

6.1 Diagramas de Pourbaix
6.2 Interfase ánodo/solución
6.3 Potencial de oxidación de materiales
6.4 Reacción de electro-precipitación
6.5 Transferencia de masa en procesos de electro-precipitación

Unidad No. 7 Métodos electroquímicos asistidos por luz y fotoelectroquímicos

7.1 Electro-Fenton
7.2 Cl2-activo + Luz UV
7.3 Fundamentos de foto-electrocatálisis