CARACTERIZACIN DEL ACEITE DE Macadamia integrifolia CLON HAES 344 CULTIVADA EN EL EJE CAFETERO

DISEO, CONSTRUCCIN Y PUESTA EN MARCHA DE UN REACTOR TUBULAR FOTOCATALTICO (UV-A) PARA LA DEGRADACIN DE DESECHOS QUMICOS ORGNICOS

Autora:Yazmn Lorena RamrezDirector: Melvin Durn

1Trabajo final de grado para optar al ttulo de:QUMICO INDUSTRIALUniversidad Tecnolgica de PereiraEscuela de Qumica

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAMARCO TERICO

PROCESOS AVANZADOS DE OXIDACIN (PAOs)

BVBCElectrones (-)Huecos (-)O2O2-ContaminantesCO2, H2O, Acidos mineralesHv>EqFOTOCATALISIS HETEROGNEACOLORANTE RODAMINA B

Xanteno

9Catalizador

Dixido de Titanio

TiO2Parmetros que influyen en el proceso fotocatalticoRadiacin y Longitud de ondaCatalizadorConcentracin del ContaminanteAgente aceptor de electronesCalidad del agua a tratarREACTORES PARA FOTOCATLISIS CON LUZ ULTRAVIOLETA ARTIFICIAL

Reactor Tipo BatchReactor Tubular en espiral concntricoReactor con lmpara de inmersin Transmitancia de algunas materiales vlidos para el diseo de reactores

Vidrio Pyrex

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERALDisear, construir y poner en marcha un reactor tubular fotocataltico (UV-A) y evaluar su funcionalidad experimental a escala de laboratorio mediante la degradacin del compuesto orgnico Rodamina B.

OBJETIVOS ESPECFICOSDisear un fotoreactor tubular a escala de laboratorio, que utilice luz artificial (UV-A) y catalizador en suspensin (TiO2).

Construir el fotoreactor con las especificaciones de diseo.Comprobar la eficiencia de degradacin utilizando un compuesto orgnico estndar en este caso el colorante Rodamina B.

Evaluar la degradacin del colorante Rodamina B utilizando anlisis fotomtrico.

Determinar la cintica de reaccin para el colorante Rodamina B.METODOLOGAConstruccin de la carcasa con dimensiones adecuadas para la ubicacin del reactor tubular y la instalacin de la lmpara (UV-A).

Construccin del reactor tubular en vidrio pyrex.

Montaje e instalacin de sus partes junto con las acometidas elctricas.

Construccin del fotoreactor

NmeroCantidadNombreDescripcin11Soporte CentralIcopor21TapaAcrlico 6mm31SerpentnVidrio41CarcasaAcrlico 6mm 51Lmpara UV26W357nm61Plafn72MangueraCaucho86Tornillo Cab. plana#10-24 UNC x 196Tuerca mariposaNo. 10-24LISTA DE PARTES DEL REACTOR TUBULARFOTOCATALTICO (UV-A)Carcasa: Acrlico

Superficie Reflectante

Zona de Reaccin: Volumen del reactor: 22.98 cm3

Fuente de radiacin: lmpara UV: Potencia 26W Longitud de onda 357nmCatalizador

Vista Lateral del Reactor Tubular fotocataltico (UV-A) con sus respectivas medidas de diseo.Carcasa: 28,1 cm de largo24,5 cm de ancho6mm de espesor

Reactor: Longitud: 306,31cm. Volumen: 22.98 cm3Altura: 12.4cmDiametrointernoDiametro de la espiral

Los parmetros de operacin se utilizaron para los tres casos de estudio:Se trabaja a tres diferentes flujos volumtricos de agua a tratar: Flujo a: 0,316 L/min Flujo b: 0,545 L/min Flujo c: 0,857 L/min

Concentracin inicial de Rodamina B por el orden de 10-6.

El TiO2 se trabaja a una concentracin de 0,7g/L en cada ensayo.

El volumen procesado en el reactor es de 1 litro por ensayo.

El tiempo de recirculacin fluctu entre 1 y 4 horas.El rgimen de flujo, acorde a las condiciones de diseo del equipo y a la capacidad de bombeo fue turbulento para favorecer los procesos difusivos dentro del foto reactor, ideal para el buen funcionamiento del proceso.

Los nmeros de Reynolds son los siguientes:

Re=4461 para el flujo a.Re=7695 para el flujo b.Re=12095 para el flujo c.

Los tiempos de Residencia son:

=4,1s para el flujo a.=2,4s para el flujo b.=1,5s para el flujo c.

EVALUACIN DE LA EFICIENCIA DEL SISTEMA

Se tomo como sustrato a degradar el colorante Rodamina B con el fin de comprobar la efectividad del foto reactor tubular (UV-A).

Montaje ExperimentalProcedimiento Experimental

Se obtiene una degradacin de 98,6% a los 80min de reaccin con una concentracin inicial de 6,9x10-6 mol/L y un flujo de 0,857 g/L. RESULTADOS Y DISCUSINA = 109967C + 0,0052Donde A corresponde a la Absorbancia y C a la concentracin de Rodamina B en mol/L.Concentracin de Rodamina B = Absorbancia 0,0052 109967

% Degradacin = Ci Cf x 100 CiPORCENTAJES DE DEGRADACIN DEL COMPUESTO RODAMINA B

CINTICA DE REACCIN PARA EL COLORANTE RODAMINA B

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Flujo (L/min)Constante CinticaK (min-1)0,3160,01050,3160,01120,3160,01220,5450,01590,5450,01770,5450,01890,8570,04200,8570,04590,8570,0492 Promedio Constante CinticaK (min-1)0,01130,01750,0453

RELACIN ENTRE FLUJOS VOLUMTRICOS Y CONSTANTES CINTICAS DE VELOCIDAD (k)CONCLUSIONESSe construy un reactor tubular fotocataltico (UV-A), volumen igual a 22,98 cm3, 306,31cm de largo, y un espesor de 6mm; con el cual es posible tratar residuos de compuestos orgnicos diluidos en agua.

Con la construccin de este Fotoreactor Tubular (UV-A), se ha hecho un aporte importante a las personas que realizan sus prcticas e investigaciones en los laboratorios del Grupo de Investigacin en Fotocatlisis y Estado Slido (GIFES) de la Universidad Tecnolgica de Pereira para el fortalecimiento de su formacin acadmica. Se determina que el uso de este fotoreactor, resulta bastante eficiente ya que se logra comprobar una remocin de ms de un 90% del colorante Rodamina B en cada uno de los ensayos.Se observa en las grficas de la cintica de reaccin un ndice de correlacin superior a 0.90 Lo cual nos indica un porcentaje superior al 90 % de confiabilidad.

37Se demuestra por medio del Reactor que el proceso fotocatlitico logra oxidar el compuesto orgnico presente en el agua. Se muestra la eficiencia global del proceso mediante el efecto de la luz ultravioleta con el catalizador TiO2.

La configuracin del sistema fotocataltico que utiliza una lmpara ultravioleta de fcil adquisicin y bajo costo, permite en tiempos razonables (< 2horas) la desaparicin del compuesto orgnico inicialmente estudiado.

Los resultados obtenidos se ajustan mejor con el modelo de orden uno, ya que el coeficiente de correlacin estadstica R2 fue el ms cercano a uno en cada uno de los ensayos.

RECOMENDACIONES1. Utilizar el reactor tubular construdo para el monitoreo de reacciones, verificando siempre la compatibilidad de los reactivos con el mismo.2. Realizar nuevas investigaciones incluyendo: El estudio de otros factores en la degradacin o reduccin fotocataltica de los contaminantes como: intensidad de radiacin.Presencia de otros componentes en el agua a tratar.Otro tipo de catalizador, entre otros factores.3. Realizar otro tipo de degradaciones en el reactor tubular fotocataltico (UV-A) con diferentes condiciones.4. Se podra extender el estudio a mayor cantidad de flujos para poder buscar el comportamiento entre la constante cintica y el flujo.

AGRADECIMIENTOS A Dios quien es el ser mas importante en mi vida.A mi familia por su apoyo incondicional.A la Universidad Tecnolgica De Pereira por su labor en mi formacin acadmica, cultural y social.A Melvin Durn y Hoover Valencia por su apoyo incondicional y por estar siempre atentos a las variantes del proyecto .

GRACIAS