Reactor Fotocatalítico para Purificación de Aire en Ambientes Interiores

PASSALIA, C.; ALFANO, O.M.; BRANDI, R.J.

San Rafael, Mendoza

Congreso; Congreso Latinoamericano de Ingeniería y Ciencias Aplicadas - CLICAP 2009; 2009

La exposición a sustancias nocivas para la salud humana por tiempos prolongados en ambientes interiores obliga al desarrollo de tecnologías avanzadas de purificación. Tal es el caso de la fotocatálisis heterogénea, un proceso que utiliza radiación ultravioleta y dióxido de titanio (TiO2) capaz de degradar una amplia gama de contaminantes. Uno de los contaminantes más habituales de ambientes interiores es el formaldehído (HCHO), un gas incoloro de olor punzante capaz de ocasionar problemas de salud aun en muy bajas concentraciones1. En este trabajo se analiza la eliminación de HCHO en un reactor de pared fotocatalítica buscando establecer un modelo que permita representar la velocidad de desaparición de HCHO del aire. Para el estudio, se diseñó y montó un dispositivo experimental a escala laboratorio2. El reactor está construido de acrílico y en su interior se dispone 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.3 se desarrolló una expresión para la velocidad de desaparición de HCHO, 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 con un caudal de 3.5 L/min. Se realizaron corridas modificando la concentración de HCHO a la entrada del reactor (5 – 30 ppm), la humedad relativa y el nivel de radiación utilizando filtros neutros entre las lámparas y las ventanas del reactor. 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 cuatro parámetros del modelo. La degradación fotocatalítica de HCHO en fase gas demuestra ser una tecnología apta y eficiente bajo las condiciones de estudio. Las conversiones logradas –en tiempos breves– llegan a superar el 76 % para casos de baja humedad y alta radiación. Un cambio de escala y configuración del reactor dan una perspectiva promisoria para esta tecnología.