Modelo Cinético de la Degradación Fotocatalítica de Formaldehído en Aire

CLAUDIO PASSALIA; ORLANDO M. ALFANO; RODOLFO J. BRANDI

Salta, Argentina

Congreso; XVI Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2009

UN de Salta - Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

Introducción. Uno de los contaminantes más habituales de ambientes interiores es el formaldehído (HCHO), un gas incoloro de olor punzante capaz de producir graves problemas de salud aun a muy bajas concentraciones1. Una alternativa para su eliminación es la oxidación fotocatalítica empleando radiación ultravioleta y dióxido de Titanio como catalizador. Objetivos. La motivación principal es la determinación del modelo cinético que gobierna la velocidad de desaparición de HCHO del aire en un reactor simple de pared fotocatalítica para su posterior aplicación en un reactor de configuración diferente. Resultados. Para analizar la degradación de HCHO presente en una corriente de aire se diseñó y montó un dispositivo experimental a escala laboratorio2. El reactor está construido en acrílico y en su interior se dispuso una placa plana de acero inoxidable recubierta con TiO2. La radiación es provista por un conjunto de cinco lámparas de luz negra de 15 W a cada lado del reactor. La operación es en continuo y la determinación de la concentración de HCHO se realiza a la salida del reactor por el método NIOSH 3500. De acuerdo a un esquema de reacción basado en Yang y col. (2000) se desarrolló una expresión para la velocidad de desaparición de HCHO por oxidación fotocatalítica, la cual involucra una serie de parámetros que dependen de la concentración de HCHO, del porcentaje de humedad y del nivel de radiación. Las condiciones de control cinético para la determinación de los parámetros cinéticos se lograron para un caudal de trabajo de 3.5 L/min. Se realizaron corridas de acuerdo a un diseño de experimentos modificando la concentración de HCHO a la entrada del reactor, la humedad relativa y el nivel de radiación utilizando filtros neutros entre las lámparas y las ventanas del reactor. El rango de concentraciones estudiadas es de 5 - 30 ppm. Un balance de materia para el reactor -suponiendo flujo pistón- constituye el modelo para predecir el comportamiento de la reacción. Este balance, acoplado a los datos de concentración de salida obtenidos experimentalmente, fue resuelto por medio de un algoritmo de optimización no lineal que permitió obtener el valor de los parámetros cinéticos. Conclusiones. La degradación fotocatalítica de HCHO en fase gas demuestra ser una tecnología apta y eficiente bajo las condiciones de estudio. Se determinaron los parámetros cinéticos del proceso y se verificó una buena predicción de los resultados experimentales por parte del modelo. Los parámetros estimados se emplearán en un posterior cambio de escala del proceso a un fotorreactor de mayor tamaño y diferente configuración. Referencias. 1. Chin P., Yang L., Ollis D.; Journal of Catalysis 237 (2006) 29-37. 2. Passalía C., Martínez Retamar M.E., Alfano O.M., Brandi R.J.; XXVII Congreso Argentino de Química. San Miguel de Tucumán, 17 al 19 de Setiembre de 2008. 3. Yang J., Li D., Zhang Z., Li Q., Wang, H.; J. of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 137 (2000) 197-202.