Descomposición fotocatalítica de tolueno en aire. Efecto de parámetros críticos en el diseño de purificadores de aire

NATALIA QUICI; MARÍA LAURA VERA; HYEOK CHOI; DIONYSIOS D. DIONYSIOU; MARTA LITTER; HUGO DESTAILLATS

Mar del Plata

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

Unidad de Actividad Química de la Gerencia de Tecnología y Medioambiente de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA), Escuela de Posgrado de la Universidad Nacional de General San Martín (UNSAM), FCEN/UBA

Los materiales estructurales, revestimientos y equipamiento electrónico empleados en ambientes interiores son responsables de la emisión de compuestos orgánicos volátiles (COVs) en concentraciones considerables y, por lo tanto, del deterioro de la calidad del aire en edificios de oficinas y otras instalaciones. Las tecnologías para la purificación del aire y eliminación de COVs en interiores están poco desarrolladas, pero la oxidación fotocatalítica en fase gaseosa con películas de TiO2 soportado e irradiación UV constituye una tecnología prometedora [1]. La eficiencia de los procesos fotocatalíticos en fase gaseosa depende de factores tales como la humedad relativa del aire (HR) [2], el espesor del filme del fotocatalizador, el tiempo de residencia del COV en el reactor y la frecuencia de la radiación UV utilizada.En el presente trabajo se realizaron experimentos de oxidación fotocatalítica de tolueno como compuesto modelo de COVs, en un rango de concentración mucho menor que el estudiado anteriormente [2,3], para simular las condiciones de ambientes interiores. En una primera parte se estudió la influencia de la HR (0- 66%), la fuente de luz, y el tiempo de residencia empleando anillos de vidrio recubiertos por TiO2 Degussa P-25 mediante la técnica de dip-coating. En una segunda etapa, se evaluó la influencia de la cantidad de TiO2 utilizada -proporcional al espesor del film- empleándose anillos recubiertos con filmes de TiO2 depositado por la técnica de sol-gel. Se usó un fotoreactor de flujo que consiste en un tubo cilíndrico de cuarzo en el que se colocó un número variable de anillos. Una lámpara cilíndrica de UVC (254 nm) o UVA (365 nm) se ubicó forma paralela a dicho tubo por dónde se circuló aire a una distancia fija (2,5 cm). En la entrada del reactor, se conectaron un flujo total constante de 0,5-1 L min-1 de aire, y un flujo de tolueno de 3 cm3 min-1. La concentración de tolueno (10–200 ppbv) se monitoreó por cromatografía gaseosacon desorción térmica acoplada a espectrometría de masa (TD-GC-MS), y la formación de formaldehído (intermediario de la fotodegradación) por derivatización y análisis por HPLC.En todos los casos se obtuvo un porcentaje de remoción de tolueno muy por encima del obtenido por simple fotólisis en ausencia de TiO2. La máxima remoción (70%) se produjo con 10% HR y la menor remoción (52%) con 66% HR. Un aumento en la masa de TiO2 generó un aumento relativamente lineal de la remoción de tolueno para filmes delgados (menor a 72 ug TiO2 cm-2, correspondiente a un espesor de 350 nm). Filmes de mayor espesor no produjeron incrementos adicionales en la eficiencia de la fotooxidación. [1] Yu K.; Lee G.; Huang W.; Wu C.; Yang S. The correlation between photocatalytic oxidation performance and chemical/physical properties of indoor volatile organic compounds. Atmospheric Environ. 40,375, 2006. [2] Coronado J.; Zorn M., Tejedor-Tejedor I.;Anderson M. Photocatalytic oxidation of ketones in the gas phase over TiO2 thin films: a kinetic study on the influence of water vapor. App. Cat. B: Environmental 43,329, 2003. [3] D’Hennezel O.; Pichat P.; Ollis D.F. Benzene and toluene gas-phase photocatalytic degradation over H2O and HCl pretreated TiO2: by-products and mechanisms. J. Photochem. Photobiol. A Chemistry. 118, 197, 1998.