{"id":65716,"date":"2018-03-09T22:53:49","date_gmt":"2018-03-09T22:53:49","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/eliminacion-fotocatala%c2%adtica-de-h2s-en-aire-mediante-tio2-soportado-sobre-sustratos-transparentes-en-el-uv-a\/"},"modified":"2018-03-09T22:53:49","modified_gmt":"2018-03-09T22:53:49","slug":"eliminacion-fotocatala%c2%adtica-de-h2s-en-aire-mediante-tio2-soportado-sobre-sustratos-transparentes-en-el-uv-a","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/quimica\/eliminacion-fotocatala%c2%adtica-de-h2s-en-aire-mediante-tio2-soportado-sobre-sustratos-transparentes-en-el-uv-a\/","title":{"rendered":"Eliminaci\u00f3n fotocatal\u00edtica de h2s en aire mediante tio2 soportado sobre sustratos transparentes en el uv-a."},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> Raquel Portela Rodriguez <\/strong><\/h2>\n<p>Eliminaci\u00f3n fotocatal\u00edtica de h2s en aire mediante tio2 soportado sobre sustratos transparentes en el uv-a  la emisi\u00f3n de sulfuro de hidr\u00f3geno (h2s) es un serio problema para las instalaciones de tratamiento de aguas residuales por su caracter\u00edstico mal olor -perceptible a muy bajas concentraciones-, su aguda toxicidad y la rapidez con que provoca la corrosi\u00f3n de equipos electr\u00f3nicos, acero y hormig\u00f3n. En general, las instalaciones depuradoras de aguas residuales modernas cuentan con sistemas de tratamiento de h2s, pero las tecnolog\u00edas actuales son costosas, no destructivas o ineficientes en determinadas situaciones. entre las tecnolog\u00edas avanzadas de oxidaci\u00f3n -tecnolog\u00edas que se basan en la generaci\u00f3n de especies transitorias de gran poder oxidante en condiciones suaves mediante diferentes fuentes de energ\u00eda- la fotocat\u00e1lisis heterog\u00e9nea es la \u00fanica que puede emplear radiaci\u00f3n solar para degradar contaminantes en fase gaseosa, y puede representar una alternativa novedosa, con rendimientos adecuados, limpia y de bajo coste para la eliminaci\u00f3n de h2s. la fotocat\u00e1lisis heterog\u00e9nea se fundamenta en irradiar la superficie de un semiconductor con la longitud de onda adecuada para que se generen pares electr\u00f3n-hueco y que, antes de que se produzca su recombinaci\u00f3n, propicien reacciones de oxidaci\u00f3n-reducci\u00f3n con especies adsorbidas superficiales. La oxidaci\u00f3n fotocatalitica de contaminantes en aire requiere la deposici\u00f3n del catalizador (generalmente di\u00f3xido de titanio, t\u00ed02) sobre sustratos, con el fin de evitar la fluidizaci\u00f3n del material en polvo y la etapa de separaci\u00f3n del fotocatalizador de la corriente de aire. La selecci\u00f3n del soporte no es una tarea trivial: ha de conjugar propiedades superficiales y \u00f3pticas adecuadas con una elevada resistencia quimica y f\u00edsica a un coste razonable, lo que requiere alcanzar un compromiso en el grado de cumplimiento de estos objetivos, a menudo contrapuestos. La tecnolog\u00eda sol-gel es la m\u00e1s apropiada para la preparaci\u00f3n de pel\u00edculas de ti02 cristalino sobre soportes, especialmente en el caso de soportes sensibles t\u00e9rmicamente, que hasta el momento apenas han sido investigados por la dificultad de obtener pel\u00edculas de adecuada calidad. Con una ruta de s\u00edntesis sol-gel y un m\u00e9todo de deposici\u00f3n de fase l\u00edquida adecuados es posible obtener pel\u00edculas delgadas con actividad fotocatalitica sin necesidad de tratamiento t\u00e9rmico. el rendimiento de un tratamiento fotocatal\u00edt\u00edco lo determinan los fen\u00f3menos de adsorci\u00f3n\/desorci\u00f3n, los fen\u00f3menos de transporte (transferencia de materia y de energ\u00eda radiante) y la cin\u00e9tica intr\u00ednseca de la reacci\u00f3n. Como consecuencia los procesos fotocatal\u00edticos son procesos complejos de analizar, que dependen de multitud de variables, empezando por la naturaleza y concentraci\u00f3n del contaminante y las condiciones de operaci\u00f3n -temperatura, humedad, caudal, etc.-, Pasando por el m\u00e9todo de preparaci\u00f3n y tipo de fotocatalizador -sus caracter\u00edsticas \u00f3pticas y superficiales- o el tipo de fuente de radiaci\u00f3n empleada para activar la reacci\u00f3n -su potencia y distribuci\u00f3n espectral-, sin olvidar la configuraci\u00f3n relativa de reactor, catalizador y fuente de radiaci\u00f3n. Cada caso debe ser estudiado en particular y las conclusiones son dif\u00edcilmente extrapolables. El objetivo de esta tesis doctoral es evaluar la posibilidad de emplear la fotocat\u00e1lisis heterog\u00e9nea para la eliminaci\u00f3n de sulfuro de hidr\u00f3geno del aire y proponer un prototipo de reactor fotocatal\u00edt\u00edco para el tratamiento de este compuesto del aire de plantas de tratamiento de aguas residuales. con el objetivo final en mente se marcaron los siguientes objetivos parciales: 1. S\u00edntesis de pel\u00edculas delgadas de t\u00c2\u00a102 nanocristalino sobre sustratos transparentes a la radiaci\u00f3n ultravioleta por inmersi\u00f3n (dip-coating) empleando la tecnolog\u00eda sol-gel. 2. Caracterizaci\u00f3n de los fotocatallzadores preparados. 3. Estudio de la actividad fotocatalitica y de su dependencia con las principales variables de operaci\u00f3n (caudal, concentraci\u00f3n del contaminante, contenido de humedad, temperatura) y de preparaci\u00f3n del catalizador (composici\u00f3n qu\u00edmica, cantidad de semiconductor). 4. Estudio del comportamiento del sistema fotocatal\u00edt\u00edco a largo plazo: desactivaci\u00f3n del catalizador, p\u00e9rdida de di\u00f3xido de titanio o degradaci\u00f3n del soporte. 5. Estudio de las posibilidades de regeneraci\u00f3n de la actividad del fotocatalizador. 6. Propuesta de un sistema de tratamiento fotocatal\u00edtico de h2s para operar en continuo en una planta depuradora de aguas residuales. dada la amplitud de los objetivos se ha seleccionado de manera pr\u00e1ctica hasta qu\u00e9 punto profundizar en cada uno de ellos, con el fin de conseguir obtener una visi\u00f3n global sobre la eliminaci\u00f3n fotocatalitica de h2s en aire mediante ti02 soportado sobre sustratos transparentes en el uv-a. El resultado del trabajo de investigaci\u00f3n realizado se ha estructurado en siete cap\u00edtulos. en el cap\u00edtulo 1 del trabajo se hace una introducci\u00f3n sobre la fotocat\u00e1lisis heterog\u00e9nea orientada hacia purificaci\u00f3n del aire y se justifica su empleo para la eliminaci\u00f3n de sulfuro de hidr\u00f3geno en estaciones depuradoras de aguas residuales. Se explican los fundamentos de esta tecnolog\u00eda y, en base a la intensa revisi\u00f3n bibliogr\u00e1fica llevada a cabo, se eval\u00faa su situaci\u00f3n actual, las posibilidades que ofrece y las necesidades de mejora para su aplicaci\u00f3n real. con el fin de tener todas las claves para el dise\u00f1o de un fotorreactor para tratamiento de comentes de aire contaminado con h2s se analizan en detalle las fuente de radiaci\u00f3n disponibles, los tipos y caracter\u00edsticas de fotorreactores que han sido investigados hasta el momento -tanto para aguas como para gases- y las alternativas existentes en lo que se refiere al fotocatalizador, tanto relativas al material y configuraci\u00f3n del soporte, como al modo de incorporar la fase activa y al tipo de semiconductor y sus modificaciones. Se seleccionaron materiales transparentes a la radiaci\u00f3n ultravioleta como sustratos, y entre ellos estructuras anulares de vidrio borosilicato -como soporte de referencia- y estructuras monol\u00edticas de dos materiales polim\u00e9ricos, acetato de celulosa (ca) y poli(etil\u00e9n tereftalato) (pet) -como propuesta novedosa-. en el capitulo 2 se describe los m\u00e9todos empleados durante el desarrollo de todo el trabajo de investigaci\u00f3n. Se describe la t\u00e9cnica de deposici\u00f3n de pel\u00edculas delgadas fotoactivas sobre sustratos transparentes -s\u00edntesis sol-gel, impregnaci\u00f3n por dip-coating y tipo de secado- y las rutas de s\u00edntesis con las que se prepararon varios tipos de fotocatalizadores. Asimismo, se describen los m\u00e9todos anal\u00edticos con los que se caracterizaron los materiales (uv-vis, ft-ir, xps, sem-xeds, xrf, xrd, perfilometria, se) y las corrientes gaseosas (-gc y gc-ms), el dispositivo experimental para la realizaci\u00f3n de ensayos de actividad en fase gas -fotorreactores, conexiones y sistemas de control y medida-, el procedimiento de regeneraci\u00f3n de los fotocatalizadores y el modo en que se estudi\u00f3 el envejecimiento de los materiales polim\u00e9ricos, tanto en condiciones naturales -c\u00e1maras para exposici\u00f3n al sol- como aceleradas -c\u00e1mara quv-. en el cap\u00edtulo 3 se realiza la caracterizaci\u00f3n de los materiales sintetizados a partir de los resultados obtenidos con diversas t\u00e9cnicas anal\u00edticas, con el fin de seleccionar aqu\u00e9llos que mejores propiedades presenten y de comprender mejor el mecanismo de los procesos, al relacionar los resultados de actividad fotocatalitica y desactivaci\u00f3n con la composici\u00f3n y las propiedades \u00f3pticas y morfol\u00f3gicas de los fotocatalizadores. Se ha prestado especial atenci\u00f3n a los materiales polim\u00e9ricos, por lo novedoso de su empleo como soportes para fotocat\u00e1lisis: se analiza la fotodegradaci\u00f3n de los materiales durante ensayos de envejecimiento -en condiciones tanto reales como aceleradas- y el grado de \u00e9xito obtenido con las m\u00faltiples alternativas con las que se persigui\u00f3 incrementar la calidad de los recubrimientos (cristalinidad, homogeneidad, adherencia, resistencia a la fotooxldaci\u00f3n). en el cap\u00edtulo 4 se estudia la posibilidad de llevar a cabo la oxidaci\u00f3n fotocatalitica del sulfuro de hidr\u00f3geno en aire en base a estudios de actividad de los fotocatalizadores preparados sobre vidrio borosilicato. A partir del seguimiento de los cambios de concentraci\u00f3n del contaminante y de los productos formados se estudia el efecto de las principales variables de operaci\u00f3n -caudal, concentraci\u00f3n del contaminante, contenido de humedad y temperatura- y de algunas caracter\u00edsticas del fotocatalizador -composici\u00f3n qu\u00edmica y cantidad de semiconductor-. A ra\u00edz de los resultados obtenidos se analiza la importancia y naturaleza de los fen\u00f3menos de adsorci\u00f3n en el tratamiento de aire y se propone un mecanismo para la oxidaci\u00f3n del h2s en corrientes gaseosas mediante fotocat\u00e1lisis heterog\u00e9nea. en el capitulo 5 se investiga el comportamiento de los nuevos fotocatalizadores soportados sobre monolitos polim\u00e9ricos transparentes a la radiaci\u00f3n uv-a durante la oxidaci\u00f3n fotocatalitica del sulfuro de hidr\u00f3geno en aire, completando el estudio realizado en el cap\u00edtulo 4 y ampliando y contrastando algunas de las conclusiones extra\u00eddas. Se estudia la influencia del sustrato, del tipo de recubrimiento y del tratamiento t\u00e9rmico, mediante comparaci\u00f3n de varias rutas de preparaci\u00f3n de pel\u00edculas sobre monolitos pl\u00e1sticos, as\u00ed como mediante comparaci\u00f3n de fotocatallzadores que tienen la misma preparaci\u00f3n soportados sobre tres sustratos diferentes (vidrio, ca y pet). Se describen los fen\u00f3menos de activaci\u00f3n y desactivaci\u00f3n del fotocatalizador y se analizan sus causas, para proponer una t\u00e9cnica que permita la reactivaci\u00f3n del fotocatalizador. Se investiga si es posible regenerar la actividad durante varios ciclos de operaci\u00f3n-regeneraci\u00f3n y si el cambio de sustrato y tratamiento t\u00e9rmico, y por tanto de interacci\u00f3n pel\u00edcula-soporte y de algunas propiedades de la pel\u00edcula, afectan a la recuperaci\u00f3n de actividad. en el cap\u00edtulo 6 se propone un dise\u00f1o de reactor para el tratamiento fotocatal\u00edtico de h2s del aire de plantas depuradoras de aguas residuales que conjugue buenas condiciones de irradiaci\u00f3n y de flujo. Se plantean los criterios de dise\u00f1o -eficiencia, estabilidad, simplicidad, bajo coste, producto inocuo, minimizaci\u00f3n de la desactivaci\u00f3n y posibilidad de regeneraci\u00f3n- y se proponen las estrategias para cumplirlos a partir del conocimiento acumulado. La fotoactivaci\u00f3n del ti02 con radiaci\u00f3n solar est\u00e1 condicionada por la disponibilidad e intermitencia del sol y la baja proporci\u00f3n de radiaci\u00f3n uv en su espectro, de modo que se plantea un sistema h\u00edbrido novedoso que permite operar con radiaci\u00f3n solar y\/o artificial: el reactor tubular de vidrio borosilicato tiene un tubo fluorescente uv en el eje y se sit\u00faa en un captador solar tipo cpc. Se prev\u00e9 operar en r\u00e9gimen semi-continuo, alternando entre flujo ascendente de aire -durante al operaci\u00f3n- o flujo descendente de agua de lavado -durante la regeneraci\u00f3n- y se plantea la posibilidad de acoplar un peque\u00f1o lecho de adsorci\u00f3n que complemente al sistema. Se dise\u00f1an dos sistemas posibles de cierre del reactor, se selecciona el tipo de l\u00e1mpara -entre las posibilidades que ofrece el mercado-, se dise\u00f1a el captador solar y se estudia la resistencia y propiedades \u00f3pticas de los materiales reflectores disponibles.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>Eliminaci\u00f3n fotocatal\u00edtica de h2s en aire mediante tio2 soportado sobre sustratos transparentes en el uv-a.<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Eliminaci\u00f3n fotocatal\u00edtica de h2s en aire mediante tio2 soportado sobre sustratos transparentes en el uv-a. <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 Raquel Portela Rodriguez <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Santiago de compostela<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 27\/06\/2008<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li>Benigno Sanchez Cabrero<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: jean marie Herrman <\/li>\n<li>Manuel Romero \u00e1lvarez (vocal)<\/li>\n<li>marie therese Maurette (vocal)<\/li>\n<li>pedro Avila garcia (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de Raquel Portela Rodriguez Eliminaci\u00f3n fotocatal\u00edtica de h2s en aire mediante tio2 soportado sobre sustratos transparentes en el 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