Reactores fotocatalíticos con TiO2 suspendido o inmovilizado aplicados a la degradación de contaminantes del agua

A. MANASSERO; M. L. SATUF; O. M. ALFANO

Santa Fe

Congreso; Argentina y Ambiente 2017- III Congreso Nacional de Ciencia y Tecnología Ambiental; 2017

Los Procesos Avanzados de Oxidación (PAOs) son una familia de procesos que se caracterizan por la generación de radicales libres altamente oxidantes (?OH), los que pueden utilizarse para la degradación de contaminantes del agua o del aire. Estos PAOs proveen una alternativa a los métodos convencionales para eliminar la contaminación del medio ambiente, tales como los procesos biológicos, de adsorción con carbón activado, de arrastre con aire, etc. La Fotocatálisis heterogénea es uno de los PAOs basado en la interacción entre la radiación UV y sólidos semiconductores (catalizadores). Cuando el fotocatalizador absorbe radiación de energía mayor o igual a la energía de separación de bandas, se generan portadores de carga en el interior de la partícula (h+/e-), los cuales pueden migrar hacia la superficie y participar de reacciones de oxidación-reducción con compuestos químicos.Los reactores fotocatalíticos con partículas de TiO2 en suspensión son el tipo más común empleado en investigación. La principal ventaja de estos reactores es la alta superficie específica de las partículas catalíticas. Sin embargo, para aplicaciones prácticas, se prefieren los reactores con TiO2 inmovilizado, ya que permiten la operación en modo continuo, no se necesita separar las partículas del agua tratada y, además, los soportes recubiertos con TiO2 pueden reutilizarse durante varios ciclos. El principal inconveniente de los reactores inmovilizados es la baja relación área-volumen, lo que puede dar lugar a bajas velocidades de reacción y a limitaciones a la transferencia de materia. En este trabajo se estudió la eficiencia de la degradación fotocatalítica de un contaminante emergente (ácido clofíbrico) en sistemas con TiO2 en suspensión e inmovilizado1. Se empleó un reactor fotocatalítico con tres configuraciones diferentes: un reactor con partículas de TiO2 en suspensión (RS) y dos reactores con el catalizador inmovilizado: TiO2 soportado sobre la ventana irradiada (de pared catalítica, RPC) y TiO2 inmovilizado sobre anillos de vidrio (de lecho fijo, RLF). A fin de comparar el rendimiento del proceso en cada configuración, se calculó la eficiencia cuántica y la eficiencia fotónica. El sistema más eficiente fue el reactor con partículas de catalizador en suspensión, debido a la mayor área catalítica disponible en relación a los reactores con el catalizador inmovilizado. Sin embargo, para el RLF la eficiencia cuántica obtenida resultó satisfactoria haciendo viable la utilización de esta configuración en reactores fotocatalíticos.