Aplicação da fotocatálise heterogênea para degradação de benzeno e fenol em um reator contínuo do tipo labirinto

• Autor(a) principal: Silva, Fernanda Vargas e
• Data de Publicação: 2007
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/10356
• topic: Fotodegradação; Catálise; Fenol; Benzeno

Neste trabalho, foi realizado o estudo da cinética das degradações fotocatalíticas de benzeno e de fenol, em solução aquosa, com concentrações iniciais de cerca de 30 e 50 mgL-1, respectivamente. Empregou-se um reator Slurry em bateladas, tendo como fonte de irradiação lâmpadas compactas de luz negra e vapor de mercúrio. O catalisador utilizado foi TiO2 P25 (Degussa). Na seqüência foi projetado e montado um reator fotocatalítico tipo Labirinto, o qual foi empregado para degradar fenol. As concentrações de benzeno foram determinadas em um cromatógrafo à gás com FID (Detector de Ionização de Chama). Os ensaios mostraram que a transferência de massa de benzeno para o ar é um processo importante e interfere nos resultados, dificultando a reprodutibilidade dos experimentos. Observou-se, também, que o principal produto da degradação do benzeno é o fenol. A determinação das concentrações de fenol foram feitas pelo método colorimétrico baseado na reação com a 4-aminoantipirina e analisadas por espectrofotometria. Foram avaliadas as influências dos processos de evaporação, adsorção, variação do volume da mistura reacional, fonte de irradiação e fotólise na taxa da reação de fotodegradação desta substância. A degradação fotocatalítica de fenol segue uma cinética de pseudo-primeira ordem, com uma constante cinética aparente 0,0013 min-1, sendo possível degradar 70% da concentração inicial de fenol em 33h. Na seqüência um reator contínuo do tipo labirinto foi projetado, construído e operado, tendo como fonte de irradiação lâmpadas de luz negra tubulares. Neste reator o catalisador (TiO2 P25) foi imobilizado em placas de vidro, as quais formam o seu fundo. A influência da altura da camada de líquido sobre as placas de catalisador e do processo de transferência de massa foram avaliadas. Além disso, determinou-se a Distribuição de Tempo de Residência neste reator, tendo-se constatado que sua macromistura éintermediária entre aquela de um reator ideal contínuo, agitado (CSTR) e aquela de um reator tubular com escoamento em plug flow (PFR). Quando a reação de degradação fotocatalítica de fenol é conduzida em um reator Labirinto, ocorre a desativação do catalisador pela deposição de uma substância não identificada na sua superfície; o mesmo não foi observado no reator slurry. A desativação do catalisador foi avaliada usando-se catalisador (TiO2 P25) imobilizado em placa de vidro. Esta placa foi submetida a ensaios de degradação de fenol, os quais procuraram reproduzir as condições experimentais existentes no Reator Labirinto. A desativação do catalisador por depósito na superfície, quando se degrada fenol, é um processo bastante rápido, tendo a atividade alcançado 22% da inicial em 15h.