Modelado y validación experimental de las limitaciones de transferencia de materia en un reactor fotocatalítico de lecho suspendido

BALLARI, M.M.; BRANDI, R.J.; ALFANO, O.M.; CASSANO, A.E.

Mar del Plata

Congreso; V Congreso Iberoamericano de Física y Química Ambiental; 2008

La fotocatálisis heterogénea es una técnica avanzada de oxidación para descontaminación de agua y aire. Este proceso utiliza un semiconductor como catalizador, generalmente dióxido de titanio, que es activado por radiación ultravioleta. La ventaja de esta tecnología es que logra mineralizar completamente compuestos orgánicos contaminantes. En la mayoría de los estudios cinéticos realizados en reactores fotocatalíticos que utilizan  dióxido de titanio en suspensión, se han considerado condiciones de mezcla perfecta para la determinación de los correspondientes parámetros. Sin embargo, bajo determinadas condiciones de operación del reactor, las limitaciones a la transferencia de materia se hacen presentes disminuyendo la eficiencia del fotorreactor y enmascarando una supuesta cinética intrínseca que se quiere determinar. El objetivo de este trabajo es validar experimentalmente un modelo teórico propuesto para el balance de materia que contempla los fenómenos difusivos en un reactor fotocatalítico de lecho suspendido. Las experiencias fotocatalíticas fueron realizadas en un reactor de placas planas irradiado con luz ultravioleta sobre ambas caras, el cual forma parte de un sistema de recirculación discontinuo. El contaminante modelo elegido para este estudio es el ácido dicloroacético (DCA). Se realizaron diferentes corridas experimentales variando la concentración de catalizador, el nivel de radiación incidente, el caudal de recirculación y la concentración inicial de contaminante. Con un conjunto de datos experimentales se determinaron los parámetros de una cinética propuesta a partir de un mecanismo de reacción conocido del DCA. Las corridas experimentales, elegidas para ajustar los parámetros cinéticos, fueron realizadas bajo condiciones de operación donde el sistema está perfectamente mezclado. Para el resto de las corridas experimentales, donde se agudizan las limitaciones a la transferencia de materia (alta concentración de catalizador, bajo caudal de recirculación y alto nivel de irradiación), se resolvió el balance de materia con el modelo propuesto y la cinética determinada previamente. Se compararon los resultados obtenidos con las predicciones del modelo de mezcla perfecta, lográndose un buen acuerdo de los datos experimentales solamente con el modelo propuesto para describir los efectos difusivos, no así con el modelo de mezcla perfecta extensamente utilizado en la literatura.