Estudio cinético de la oxidación fotocatalítica de diclorometano en fase gas en un reactor de malla

PASSALÍA, C.; DOPAZO, MANUEL; BRANDI, RODOLFO J.

Congreso; X Congreso Argentino de Ingeniería Química (CAIQ); 2019

AAIQ-UNL

El diclorometano (DCM) es uno de los contaminantes más típicos del aire interior; por lo general, se encuentra en concentraciones varias veces superiores que en el exterior y se clasifica como un potencial carcinógeno para los humanos. El DCM se seleccionó como un contaminante modelo para la evaluación de un reactor de malla fotocatalítica para la purificación del aire. El trabajo se centra en un estudio cinético en un dispositivo escala laboratorio: un reactor de flujo continuo y de un paso, sin reciclo. El reactor permite operar bajo distintas condiciones mediante la modificación de las principales variables operativas: caudal de aire, concentración de DCM de entrada, humedad relativa y nivel de radiación incidente. La superficie que soporta el catalizador dentro del reactor es una malla comercial de acero inoxidable AISI 316, mesh 40. Una muestra de malla se recubrió con dióxido de titanio (TiO2) comercial (Aeroxide P25) mediante ciclos de dip-coating. El cuerpo del reactor está fabricado en acrílico y la fuente de radiación está compuesta por dos conjuntos de lámparas UV actínicas (Sylvania F15W T12). Las concentraciones de DCM en la corriente de aire de alimentación se determinaron mediante cromatografía de gases; la intensidad y el espectro de radiación se determinaron experimentalmente mediante un espectrofotómetro portátil (Ocean Optics USB4000-UV-VIS).Los modelos tipo Langmuir-Hinshelwood (LH) han demostrado ser válidos para representar tasas de reacción fotocatalítica heterogéneas. En este estudio se propuso una expresión de tipo LH con una dependencia explícita de la radiación absorbida mediante la Velocidad Local Superficial de Absorción de Fotones (LSRPA). A partir de un balance de materia sencillo para el reactor, se obtuvo una expresión matemática implícita para la determinación de parámetros cinéticos Con el fin de obtener datos experimentales para la estimación de parámetros cinéticos, se realizó un análisis de la influencia del caudal total en la velocidad de reacción global. Se trabajó bajo un régimen de control cinético con un caudal de un litro por minuto, en ausencia de limitaciones externas de transferencia de masa. Se obtuvo una matriz de datos para el conjunto de corridas experimentales. Se realizó el modelado del campo radiante a partir de un modelo de emisión superficial de lámparas y el modelo de trazado de rayos. El modelo de radiación incluyó la geometría de la malla y la eficiencia de absorción de la capa de catalizador. El flujo de radiación y la LSRPA fueron confirmadas por medidas del radiómetro. Los parámetros cinéticos pudieron ser determinados usando un método de optimización no lineal basado en el algoritmo de Levenberg-Marquardt. De esta manera, se obtuvo la Dependencia explícita de la cinética con la concentración de DCM, la humedad relativa y la LSRPA Bajo las condiciones estudiadas, la máxima eficiencia cuántica es de 4.17%. Experimentalmente se demostróla viabilidad de la eliminación de DCM por fotocatálisis heterogénea. Los altos valores de velocidad de reacción obtenidos son prometedores para la ampliación del reactor.