Cinètica de l'oxidació fotocatalítica de l'etanol en fase gas. Estudi de processos de desactivació i regeneració del catalitzador

Abstract

Els Processos Avançats d'Oxidació (PAO) inclouen un conjunt de metodologies que tenen en comú la generació del radical hidroxil (OH·). Aquest radical és una espècie molt oxidant que té la capacitat d'oxidar compostos orgànics, inorgànics i microorganismes (bacteris, fongs, virus.). Una de les metodologies que inclouen els PAO és la fotocatàlisi heterogènia. La filosofia d'aquesta metodologia és combinar l'acció d'un catalitzador amb una font radiant (UV o visible) per a generar els portadors de càrrega (e-/h+) i els radicals hidroxil amb l'objectiu d'oxidar compostos orgànics.<br/>Mitjaçant el procés de fotocatàlisi heterogènia en fase gas s'ha dut a terme l'oxidació fotocatalítica de l'etanol i dels seus intermedis de reacció. S'ha avaluat quantitativament el procés de degradació de l'etanol i del seu principal intermedi (l'acetaldehid), aplicant el model de Langmuir-Hinshelwood del qual hem extret les constants cinètiques d'oxidació i les constants d'adsorció de l'etanol i l'acetaldehid. A partir d'aquest estudi cinètic s'han tractat, en el transcurs de la tesi, alguns aspectes limitants de la fotocatàlisi en fase gas.<br/>En aquest sentit, donat que el ventall de catalitzadors disponibles que siguin efectius, és molt reduït s'ha dut a terme la recerca de nous materials catalitzadors amb l'objectiu de millorar el rendiment del procés fotocatalític: sistemes híbrids, catalitzadors dopats, catalitzadors nanoestructurats, i catalitzadors pretractats amb diversos àcids.<br/>Per altra part, un dels principals inconvenients de la fotocatàlisi en fase gas és la desactivació del catalitzador. Aquest fenomen suposa la pèrdua d'activitat del catalitzador a mesura que es va utilitzant. Per aquest motiu un altre aspecte estudiat en aquesta tesi és el de perllongar la vida útil de dos catalitzadors: TiO2 Degussa P25 i el sistema híbrid TiO2/Fe2O3 (10:1). Per a realitzar aquest estudi, primer s'ha realitzat la desactivació de tots dos catalitzador, reutilitzant-los sis vegades consecutives. Un cop desactivats s'han sotmès a diferents tractaments de regeneració per aconseguir recuperar l'activitat que tenien inicialment.