Control de la contaminación de aguas con fotocatálisis heterogénea utilizando TiO2 como proceso avanzado de oxidación
Enviado por Luz Estela Vergara Rodriguez • 2 de Diciembre de 2016 • Trabajos • 2.991 Palabras (12 Páginas) • 256 Visitas
Control de la contaminación de aguas con fotocatálisis heterogénea utilizando TiO2 como proceso avanzado de oxidación [pic 1]
L. Barraza, P. Sierra
Programa de Ingeniería Química, Universidad del Atlántico
Entregado diciembre de 2016, Informe Final
Resumen
El presente trabajo contiene material informativo acerca de la fotocatálisis heterogénea utilizando TiO2 como proceso avanzado de oxidación para el tratamiento de aguas, el enfoque en el TiO2 es debido a que éste es el semiconductor más usado en fotocatálisis, ya que es química y biológicamente inerte, no es tóxico, es abundante y económico.
Se presentan generalidades del proceso, como los contaminantes emergentes, oxidación fotocatalítica, los métodos de utilización del fotocatalizador, los parámetros que influyen en el proceso y la clasificación de los reactores o colectores solares.
Se muestran también, las ventajas de la utilización de este este tipo de procesos, el tiempo de vida útil del catalizador y las estrategias de regeneración de éste.
Palabras clave: Reacción fotocatalítica, TiO2, procesos avanzados de oxidación.
- Introducción
La reutilización del agua tratada puede ser la mejor solución para el futuro de la gestión sostenible del agua en los países carentes de esta. Uno de los problemas básicos en el reciclaje de aguas residuales es la presencia de Micro contaminantes. Por lo tanto, se requieren tecnologías eficaces de tratamiento de agua alternativas para mejorar calidad del efluente. [1]
A medida que los contaminantes orgánicos recalcitrantes siguen aumentando en flujos de aguas residuales, las leyes y regulaciones ambientales se han vuelto más estrictas. Como respuesta, el desarrollo de nuevos métodos ecológicos para la destrucción de estos contaminantes se convirtió en una tarea imperativa. [2]
Tecnologías de tratamiento están siendo estudiadas y desarrolladas para degradar eficientemente los contaminantes persistentes. Los procesos avanzados de oxidación (AOP) Son métodos que pueden cumplir estos requisitos. Estos procesos dan lugar a la generación de especies oxidantes transitorias relativamente no selectivas y potentes, Principalmente el radical hidroxilo (OH). Que se muestra en la Tabla 1. El radical hidroxilo es eficaz para destruir químicos ya que es un reactivo electrófilo que reacciona rápidamente y no-Selectivamente con casi todos los compuestos orgánicos ricos en electrones. [3]
Tabla 1. Potenciales redox de algunos agentes oxidantes. [3]
Oxidizing agent | Electrochemical oxidation potential (V, 25°C) |
Fluorine (F) | 2.87 |
Hydroxyl radical (OH) | 2.86 |
Oxygen atom (O) | 2.42 |
Ozone molecule (O3) | 2.07 |
Hydrigen peroxide (H2O2) | 1.78 |
Chlorine (Cl) | 1.36 |
Chlorine dioxide (ClO2) | 1.27 |
Permanganate (MnO4) | 1.24 |
Oxygen molecule (O2) | 1.23 |
La mayoría de los procesos avanzados de oxidación son procesos realizados a temperatura y presión ambiente. En general, implican la combinación de agentes oxidantes, tales como H2O2 u O3, catalizadores, y/o radiación (por ejemplo, radiación ultravioleta, visible) para generar radicales hidroxilos en concentración suficiente para lograr la purificación del agua. [3]
Las ventajas de esta técnica sobre el tratamiento tradicional de aguas residuales incluyen mineralización completa y alta eficiencia de degradación en el tratamiento de casi cualquier compuesto orgánico a bajas concentraciones. Semiconductores, como TiO2, ZnO, ZnS y SnO2, se han aplicado como fotocatalizadores. [4]
El dióxido de titanio es, hasta ahora, el fotocatalizador más utilizado debido a su alta estabilidad química, su no toxicidad, Su coste relativamente bajo y su poder altamente oxidante en presencia de sol porque es capaz de absorber la radiación UV del espectro. [5]
En este trabajo se estudia la fotocatálisis solar heterogénea utilizando TiO2 como proceso avanzado de oxidación para el tratamiento de aguas.
- Contaminantes emergentes
El término de contaminantes emergentes (CE) generalmente se utiliza para referirse a compuestos de distinto origen y naturaleza química, cuya presencia en el medio ambiente no se considera significativa en términos de distribución y/o concentración, por lo que pasan inadvertidos; no obstante, ahora están siendo ampliamente detectados y tienen el potencial de acarrear un impacto ecológico, así como efectos adversos sobre la salud. [6] Se ha establecido que estos compuestos entran en el ambiente a través de algunas fuentes y vías, tales como aguas residuales de tipo doméstico e industria. [7]
- Procesos avanzados de oxidación
En los últimos años se ha producido una rápida evolución de la investigación encaminada a la protección del medio ambiente, debido a la contaminación producida por compuestos tóxicos provenientes de la actividad industrial
principalmente, por lo que se han buscado métodos eficientes que ayuden en la eliminación de los contaminantes medioambientales. Las investigaciones se han orientado hacia los métodos de destrucción química, que reciben el
nombre de Procesos Avanzados de Oxidación (PAOs). Estos métodos hacen uso de diferentes sistemas reactivos, como la catálisis y la fotoquímica, que se basan en el diseño y construcción de sistemas para el aprovechamiento de la radiación UV o luz visible, de reactores fotoquímicos y métodos de preparación de nuevos fotocatalizadores, operando usualmente a presión y temperatura ambiente. [8]
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