Estudio cinético de la degradación de acetaldehído utilizando pinturas fotocatalíticas y luz visible

SALVADORES, FEDERICO; ALFANO, ORLANDO MARIO; BALLARI, MARÍA DE LOS MILAGROS

San Luis

Congreso; VII Congreso Argentino de la Sociedad de Toxicología y Química Ambiental (SETAC, Capítulo Argentino); 2018

Sociedad de Toxicología y Química Ambiental

En la actualidad las personas permanecen gran parte de su tiempo en ambientes cerrados. Para prevenir la acumulación de contaminantes aéreos, cuyos efectos pueden ser nocivos para la salud, existen diferentes tecnologías para tratar el aire, como ser ventilación, filtración, absorción, adsorción, entre otras. Sin embargo, la mayoría de estos métodos conllevan un alto consumo de energía y, además, solo transfieren los contaminantes de una fase a otra. Por otra parte, la fotocatálisis heterogénea utilizando semiconductores es una tecnología energéticamente sustentable capaz de oxidar completamente y de manera no selectiva contaminantes del aire. En el presente estudio se formularon pinturas utilizando diferentes cantidades (12, 14 y 18% p/p) de un fotocatalizador con actividad en el espectro UV/visible (TiO2 dopado con carbono) para ser aplicadas a la purificación de aire in situ de ambientes interiores. Los recubrimientos elaborados con las pinturas se evaluaron para la degradación de acetaldehído como contaminante modelo, utilizando un fotorreactor tipo placas planas irradiado con lámparas que emiten en el espectro de luz visible. Se variaron las condiciones de humedad relativa, concentración de entrada del contaminante y flujo de radiación, obteniéndose conversiones de acetaldehído entre 8.5 y 71%. Para el sistema experimental en estudio se detectó únicamente la formación de formaldehído en bajas concentraciones como intermediario de reacción. En base al mecanismo de reacción fotocatalítico del acetaldehído se desarrollaron las expresiones cinéticas correspondientes a su degradación y a la formación del intermediario de reacción. Además, se postuló un parámetro para reflejar las diferencias en conversión al variar la cantidad de fotocatalizador en las pinturas evaluadas. Se resolvió un modelo de emisión superficial de lámparas para cuantificar, utilizando las propiedades ópticas de los recubrimientos, la velocidad de absorción de radiación en el reactor. Con los datos experimentales y la resolución del balance de materia incluyendo las expresiones de velocidad de reacción, se estimaron los parámetros cinéticos del modelo mediante un método de optimización no lineal. Las predicciones del modelo matemático empleando los parámetros estimados presentaron una buena concordancia con las concentraciones experimentales de salida del reactor del acetaldehído y del formaldehído, siendo los errores cuadráticos medios (RMSE) del 10.3% y 10.58% respectivamente.