Descontaminación de aguas por medio de la reacción de foto-Fenton heterogénea

Abstract

En la presente Tesis se estudió la degradación Fenton y foto-Fenton Heterogéneas de un contaminante modelo en medio acuoso, empleando un reactor de lecho suspendido. Esto incluye, en primer término, la selección del mejor soporte para el hierro; el catalizador utilizado fue la goetita. El contaminante modelo seleccionado fue el 2-clorofenol. El trabajo comprendió tres etapas principales. I) El diseño del reactor donde se llevó a cabo el proceso y la evaluación del campo de radiación en el mismo. Para esto último fue necesario el desarrollo de métodos experimentales para evaluar las propiedades ópticas del fotocatalizador en suspensión acuosa. Los resultados indican que la goetita presenta propiedades ópticas de baja absorción y escasa dispersión de la radiación, y potencial de ser utilizada en reactores solares. II) El desarrollo de un mecanismo de reacción, que representara la reacción de degradación Fenton Heterogénea y su ampliación para la reacción foto-Fenton Heterogénea. III) El modelado del fotorreactor. Para esto se dividió el trabajo en dos etapas. (i) En primer término se determinaron los parámetros cinéticos para el modelado de la reacción Fenton Heterogénea a partir de corridas experimentales oscuras, validándose el mismo satisfactoriamente (ii) Se determinaron los parámetros cinéticos restantes para el modelo extendido al proceso foto-Fenton Heterogéneo, utilizándose tanto para la optimización como para la validación, experiencias que abarcan desde condiciones completamente irradiadas a condiciones sin radiación. El mecanismo obtenido se ha verificado satisfactoriamente para todas las condiciones de irradiación.

In this Thesis, the Heterogeneous Fenton and photo-Fenton degradation of a model contaminant in aqueous medium, was studied. For this purpose, a slurry reactor was used, the selected catalyst was goethite and the employed model pollutant was 2-chlorophenol. The work involved three main stages. I) The design of the reactor where the process was carried out and the evaluation of the existing radiation field. For the latter, it was necessary to develop experimental methods for evaluating the optical properties of the photocatalyst in aqueous suspension. The results indicate that goethite presents optical properties of low absorption and low dispersion of radiation, and potentialities to be used in solar applications. II) The development of a reaction mechanism, which represents the Heterogeneous Fenton degradation reactions and its extension for Heterogeneous photo-Fenton reactions. III) The modeling of the photoreactor. For this objective, the work was divided into two stages. (i) First, all kinetic parameters were determined for the modeling of the Heterogeneous Fenton reactions, employing experimental data from dark runs. (ii) In a second stage, the remaining kinetic parameters were determined for the extended model (to a Heterogeneous photo-Fenton process). At this point, for parameter optimization and validation of the model, experimental data from runs ranging from dark to fully irradiated conditions were employed. Simulations with the obtained mechanism and the model were successfully compared with experiments for all conditions, dark as well as irradiated operations.