Transferencia de materia y energía radiante en un reactor fotocatalítico de lecho suspendido.

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

Rosario, Argentina

Workshop; Workshop on mathematical modelling of energy and masss transfer processes, and applications.; 2005

Universidad Austral

La creciente necesidad de métodos eficientes para el tratamiento de la contaminación ambiental ha abierto el campo a la investigación de nuevas tecnologías tendientes a lograr la descomposición de las sustancias indeseables, evitando asimismo la formación de productos tóxicos. Dentro de estas tecnologías se encuentra la fotocatálisis heterogénea, que emplea radiación UV, oxígeno y un sólido semiconductor, como el dióxido de titanio (TiO2), como catalizador. En el presente trabajo se estudia la reacción de degradación fotocatalítica de un contaminante modelo, el 4-clorofenol (4-CP), en medio acuoso empleando TiO2 en suspensión. Los experimentos fueron realizados en un reactor de lecho suspendido de caras planas, irradiado por lámparas UV. Se realizaron corridas experimentales variando la concentración de TiO2 y los niveles de radiación incidente. La primera etapa en la degradación fotocatalítica del 4-CP consiste en la activación del TiO2 mediante la absorción de fotones en el rango UV. Por consiguiente, el conocimiento del campo de radiación dentro del reactor es esencial para modelar la cinética de la reacción. Una forma de obtener esta información resulta de la aplicación de la ecuación de transferencia radiativa (RTE, en inglés) al sistema en estudio. La complejidad de la resolución de la RTE reside en la existencia simultánea de fenómenos de absorción y dispersión de la radiación en el medio heterogéneo, los cuales otorgan a la RTE su carácter íntegro-diferencial. Para resolver el modelo de radiación se aplicó el método de la Ordenada Discreta, el cual transforma la RTE en un conjunto de ecuaciones algebraicas que pueden resolverse numéricamente. Se obtuvieron expresiones que representan la cinética del 4-CP y del principal compuesto intermediario, el 4-clorocatecol. Los parámetros involucrados en el modelo cinético se estimaron a partir de los datos experimentales mediante la aplicación de un procedimiento de regresión no lineal derivativo (Levenberg-Marquardt modificado). Se obtuvo buena concordancia entre las predicciones del modelo y los datos experimentales, siendo la desviación máxima del modelo con respecto a la conversión de 4-CP de 14%.