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http://cimav.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1004/354| “FOTO OXIDACION CON TiO2DE LOS CONTAMINANTES PRESENTES EN LAS AGUAS RESIDUALES CON ALTOS NIVELES DE COLOR | |
| JOSÉ APOLINAR CORTÉS | |
| MARIA TERESA ALARCON HERRERA MARICELA VILLICAÑA MENDEZ | |
| Acceso Abierto | |
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| La presencia de compuestos recalcitrantes, tóxicos y coloreados en las aguas
residuales, los cuales son difíciles de degradar por los métodos biológicos
tradicionales, provocan efectos adversos sobre los cuerpos receptores de agua,
biota acuática y humana. Ante la necesidad de tratar éste tipo de compuestos, en
los últimos años se han desarrollado los denominados Procesos de Oxidación
Avanzada (POAs), los cuales tienen la característica de realizar la degradación de
los compuestos a través del radical OHº, el cual es altamente oxidante.
De los diferentes procesos que permiten la generación del radical OHº, uno de los
más promisorios es el desarrollado a través del catalizador de TiO2, el cual, al ser
un compuesto del grupo de metales de transición (IV B), se fotoactiva por medio
de luz ultravioleta, generando un par electrón-hueco, en donde se lleva a cabo la
descomposición del agua, con la generación del correspondiente radical.
A pesar de que existen una gran cantidad de investigaciones a nivel laboratorio
con las cuales se ha logrado la degradación de varios compuestos, estos procesos
no han alcanzado una aplicación a nivel industrial, debido a que,el conocimiento
de la ingeniería del proceso no ha avanzado con la misma velocidad que la
investigación básica.
Con el fin de generar el conocimiento orientado a avanzar en la ingeniería del proceso; en la presente Tesis Doctoral, se realizó la siguiente experimentación que permite establecer las bases tecnológicas para el desarrollo del proceso. Primeramente, se estudió la degradación del colorante azul ácido 9 cuando el TiO2 es activado por luz UV tipo A; en éste experimento se variaron las concentraciones iniciales del catalizador y colorante. En la segunda fase de la experimentación, se evaluaron las diferentes velocidades de degradación del colorante cuando el catalizador se activa por luz UV tipos A, B, C. En la última fase de la experimentación se construyó un prototipo que permitió medir la intensidad de la luz dentro del reactor fotocatalítico a diferentes distancias de la lámpara para varias concentraciones de catalizador y colorante. Los resultados de las pruebas realizadas, indican que cuando la fotoactivación del catalizador se realiza por medio de la luz ultravioleta tipo A, el compuesto se puede degradar completamente. De acuerdo a las velocidades de degradación obtenidas, se observa que, el incremento lineal en la concentración inicial del colorante, disminuye exponencialmente la cinética de reacción;mientras que el 2 incremento inicial en la concentración del catalizador incrementa ésta (la cinética) exponencialmente hasta un límite. Las pruebas de foto activación con los tipos de luz ultravioleta tipo A, B y C, mostraron que la activación del catalizador depende de la intensidad fotónica y del nivel energético de la misma. Los resultados muestran que se alcanzan tiempos de degradación del orden de 1 hora, cuando se fotoactiva el catalizador con luz UV tipo C (baja intensidad fotónica y alto nivel energético) y luz UV tipo B (intensidad fotónica media con un nivel energético intermedio); mientras que para la luz UV-A, el tiempo de degradación fue del orden de 1.5 horas, aun y cuando ésta lámpara emitió una alta intensidad fotónica pero un bajo nivel energético. al alcanzar cortos tiempos de degradación (del orden de 1 Hora), con baja intensidad fotónica pero alto nivel energético emitido por la lámpara de luz UV-C. Mientras que el tiempo de degradación se incrementó en un 50% cuando se utilizó una alta intensidad fotónica y un bajo nivel energético producido por la lámpara de luz UV-A A pesar de los tiempos similares (1 hora a 500 mg L-1 de catalizador) observados en la degradación de colorante cuando se utiliza la luz UV-B y UV-C para la fotoactivación del catalizador, se observa una diferencia en el orden de reacción (medio orden con luz UV-C y primer orden luz UV-B), lo cual se atribuye a la diferencia de intensidad fotónica que presentan ambas lámparas. El incremento en 0.5 horas en el tiempo de degradación del colorante cuando se fotoactiva el TiO2con luz UV-A, se atribuye a que en éste rango de emisión, el catalizador presenta un alto nivel de dispersión por el bajo nivel energético de la lámpara. Los resultados de la medición de la propagación de la luz dentro del reactor en función de la concentración del catalizador, indican que la intensidad luminosa decae con un comportamiento exponencial conforme se aleja de la pared de la lámpara. Las distancias a las cuales se presenta la absorción total de los fotones, cuando se tienen las concentraciones de TiO2 de 150, 300, 450 y 600 mg L-1 , son del orden de 2.2, 1.6, 1.0 y 0.8 cm respectivamente. De los resultados de experimentación, se observa que; a) existe una concentración de catalizador a la cual se obtiene la máxima velocidad de degradación, b) el tipo de luz ultravioleta utilizada para la fotoactivación impacta significativamente en la velocidad de degradación, c) las mediciones de la propagación de la luz dentro del reactor permiten establecer los criterios de diseño de los reactores fotocatalíticos | |
| 2009-05 | |
| Tesis de doctorado | |
| BIOLOGÍA Y QUÍMICA | |
| Aparece en las colecciones: | Doctorado en Ciencia y Tecnología Ambiental |
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