Reactor Fotacatalitico

UMSNH
Facultad de Ingeniería Química
Laboratorio Ingeniería de Reactores

PROYECTO REACTOR FOTOCATALÍTICO

M.C Teresa Reyes Reyes
INTEGRANTES: Rolando Siller Camacho Ana Katery Martínez Alfaro Yeymi Betzabeth Parra Salinas Rogelio Sánchez Zamudio
12- JUNIO-2012 SECCIÓN 01 MÓDULO 04

FOTODEGRADACIÓN DE UN COLORANTE (Índigo Carmín) EN UN REACTOR DISCONTINUO DE MEZCLA PERFECTA

1.Objetivo El objetivo de la práctica es el estudio de la cinética de foto degradación a temperatura ambiente de un colorante (índigo carmín), mediante catálisis heterogénea (semiconductor en fase sólida, TiO2) y homogénea (mezcla Fenton, Fe(II)/H2O2). Para ello, se evaluará la disminución con el tiempo, de la concentración del colorante en disolución acuosa mediante la medida de la absorbancia.Posteriormente, se obtendrá la constante de velocidad de la reacción de foto degradación. Este método de eliminación de sustancias químicas esta considerado como una

2. Introducción teórica En la actualidad, la gran cantidad de procesos industriales en los que se producen de manera inevitable productos contaminantes es considerable. En el pasado, dichos productos eran vertidos sin control nitratamiento previo al medio ambiente. No obstante, la legislación de muchos países ha obligado a la industria química a introducir cambios en los procesos de fabricación para evitar o disminuir el vertido de dichos contaminantes mediante procesos finales de tratamiento de estas “aguas residuales”. La utilización de semiconductores como catalizadores, tales como TiO2, en procesos de oxidación química para ladescomposición de contaminantes presentes en disoluciones acuosas está en la actualidad en pleno desarrollo. Son muchas las especies químicas capaces de ser degradadas por este procedimiento. Cuando suspensiones de TiO2 son irradiadas con longitudes de onda en el rango del espectro visible (700-400nm) producen una excitación electrónica desde la banda de valencia a la banda de conducción delTiO2, esto produce la activación de la superficie del semiconductor que reacciona con el oxígeno, el agua e iones hidroxilo (OH¯) para producir radicales hidroxilo (OH•)(ecuaciones 1, 2 y 3). INICICIACIÓN Fe2++ H2O2 → •OH + -OH + Fe3+ (1)

Fe3++ H2O + hv (TiO2) → •OH + H+ + Fe2+ (2) Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + H+ + •O2H (3) Además se producen otros radicales, como los superóxidos y perhidroxílicos con lasmoléculas de oxígeno. La elevada reactividad de dichos radicales provoca que estos reaccionen con las moléculas contaminantes presentes y se produzca su oxidación completa, siendo en muchos casos el producto final de la oxidación CO2 (4).

REACCIÓN Colorante + •OH → CO2 + H2O + •O2H (4)

De manera complementaria y para aumentar el número de OH•presentes en el medio se puede utilizar unsistema catalítico homogéneo adicionando sales de Fe(II) y peróxido de hidrógeno (H2O2) (mezcla Fenton), que producen un número elevado de grupos OH• que acelerán la etapa de iniciación (ecuaciones 1 y 2). TERMINACIÓN Fe2++ •OH → Fe3++ -OH (5) Fe2++ •O2H → Fe3+ + -O2H (6) A continuación se detallan algunas de las propiedades de los catalizadores sólidos durante las reacciones heterogéneas: • Tienenlugar en la superficie de los catalizadores sólidos. • Difusión exterior de los reactantes desde el fluido hasta la superficie del catalizador. • Difusión interior a través de los poros del catalizador. • Adsorción de los reactantes sobre la superficie del catalizador. • Transformación química de las especies adsorbidas sobre la superficie del catalizador. • Desorción de los productos a través de losporos del catalizador. • Difusión a través de los poros del catalizador. • Difusión exterior de los productos desde la superficie del catalizador a la masa del fluido.

3. Materiales y reactivos

MATERIAL

SUSTANCIAS

Material Tubos de ensaye Termómetro 3 Lámparas fluorescentes Caja forrada de aluminio Parrilla de agitación Centrífuga Matraz Espectrofotómetro

Características Con tapas...