Determinación de constantes de reacciones fotocatalíticas en dispositivos de microfluídica

SATUF, M. L.; MACAGNO, J.; MANASSERO, A.; BERLI, C. L. A.

Paraná

Congreso; IV Congreso de Microfluídica Argentina; 2017

UNER

La fotocatálisis heterogénea es un proceso químico foto-inducido basado en la interacción entre fotones y catalizadores, como el dióxido de titanio (TiO2). Dicha interacción genera portadores de carga en la partícula catalítica, los cuales pueden participar de reacciones de oxidación-reducción con compuestos químicos. Este proceso ha sido aplicado al tratamiento de la contaminación del agua, purificación del aire y a la síntesis de compuestos orgánicos.La obtención de parámetros cinéticos intrínsecos, necesarios para el diseño y optimización de dispositivos fotocatalíticos, son difíciles de lograr en reactores convencionales. Los reactores de microfluídica constituyen una excelente plataforma para la realización de estudios cinéticos debido a las ventajas asociadas a la microescala: menores distancias de difusión molecular; irradiación más uniforme y máxima penetración de la luz; alta relación superficie/volumen; mejor control de las variables de operación y mayor reproducibilidad de los ensayos. En el presente trabajo, se empleó un micro-reactor fotocatalítico como herramienta de investigación para obtener parámetros cinéticos intrínsecos. Se estudió la degradación en agua de un contaminante modelo, el fármaco ácido clofíbrico (AC). El micro-reactor de flujo continuo, posee una cámara de reacción rectangular de 5,8 cm x 2 cm x 200 um (volumen reactor VR=232 uL). Una de sus paredes está compuesta por una placa de vidrio de borosilicato, la cual actúa como ventana y sobre la cual se inmovilizó una película del fotocatalizador TiO2. El recubrimiento de la ventana se realizó mediante la técnica de dip-coating empleando una suspensión de 5 g/L de AEROXIDE TiO2 P 25 (Evonik, Alemania). La radiación fue provista por lámparas tubulares UV-A, con un máximo de emisión en 365 nm. El flujo de radiación resultante sobre la ventana del reactor fue de 0,9 mW/cm2. Mediante el empleo de una bomba de infusión a jeringa, se bombeó en el micro-reactor una solución de AC de 20 mg/L a diferentes caudales (Q), entre 20 y 300 uL/min. El reactor se modeló matemáticamente como una celda de Hele-Shaw.