Catalytic wet air oxidation of phenol over active carbon in fixed bed reactor: steady state and periodic operation

Abstract

La rápida industrialización y urbanización mundial ha creado un sin número de contaminantes para los medios acuosos tóxicos y peligrosos, los cuales en su gran mayoría son difícil de degradar de forma natural. Los fenoles son algunos de estos compuestos tóxicos que se encuentran con frecuencia en muchos efluentes industriales. Revisión literaria específica que la oxidación catalítica en aire húmedo utilizando carbón activado podría ser una solución prometedora para la destrucción de estos contaminantes fenólicos. Sin embargo, parece difícil lograr la estabilidad del catalizador dentro del reactor de lecho fijo, en estado estacionario, debido a la combustión lenta de carbón activado. Dentro de este contexto, el presente trabajo se centró en tres aspectos principales para extender los conocimientos actuales sobre la oxidación catalítica del aire húmedo, los cuales son: el establecimiento de las condiciones de arranque del reactor, el estudio de la cinética de reacción y la evaluación de la operación periódica de reactores de lecho fijo. Se ha demostrado que la cinética de la reacción puede llevarse a cabo en un reactor por goteo de lecho fijo sin limitaciones de transferencia de masa y calor. Y más importante aún, el catalizador pudo mantenerse estable durante la oxidación catalítica del aire húmedo de fenol sobre carbón activo en un reactor de lecho fijo, a través de la operación de un reactor dinámico mediante la optimización de los parámetros periódicos.

The fast world industrialization and urbanization creates a large number of water pollutants that are toxic and hazardous and in most cases too hard to amend naturally. Phenols are amongst those toxic compounds frequently found in many industrial effluents. A review of the specific literature points out that catalytic wet air oxidation using activated carbon can be a promising solution for the destruction of phenolic pollutants. However, it seems unlikely to achieve stable catalyst in fixed bed reactor under steady state operation due to the slow combustion of activated carbon. Within this context, the present work focus on three main aspects to extend the current state of art of catalytic wet air oxidation: establishing reactor start-up, kinetic measurements and periodic operation of fixed bed reactors. It has been shown that kinetic measurement can be conducted in trickle bed reactor without mass and heat transfer limitations. Most importantly, stable catalyst during catalytic wet air oxidation of phenol over active carbon was achieved in fixed bed reactor through dynamic reactor operation by optimizing periodic parameters.