Aplicación de Técnicas de Fluidodinámica Computacional al Modelado y Simulación de Reactores Fotocatalíticos a partir de Parámetros Cinéticos Intrínsecos

Abstract

La fotocatálisis heterogénea es uno de los procesos fotoquímicos que más interés despierta hoy en día para el tratamiento de efluentes debido a la posibilidad de utilizar la radiación solar como fuente primaria de energía. La fotocatálisis se incluye dentro de las llamadas Tecnologías Avanzadas de Oxidación (TAOs), tecnologías que tienen en común la producción de radicales hidroxilo (·OH). Dentro de las TAOs, la fotocatálisis heterogénea presenta la ventaja de que las condiciones de operación en las que se realiza son ventajosas: permite trabajar a temperatura y presión ambiente, con oxígeno del aire como agente oxidante, y con óxido de titanio como catalizador, material de bajo coste y alta estabilidad química. El modelado de los reactores fotocatalíticos es complejo, debido a que además de requerir la solución de las ecuaciones de conservación de materia para la mezcla reactiva, de la cantidad de movimiento, y de la energía térmica, como en los reactores convencionales, debe resolverse además la ecuación de transferencia radiativa (RTE) en las fases fluidas y a través de los límites físicos del flujo, así como su participación en la reacción fotocatalítica. La presente Tesis Doctoral describe un nuevo procedimiento para la modelización global de los reactores fotocatalíticos considerando todos los fenómenos que intervienen en el proceso: i) la mecánica de fluidos, ii) la transferencia de radiación, iii) el transporte de masa, y iv) la reacción química. El aspecto más innovador está en la utilización de parámetros cinéticos intrínsecos obtenidos experimentalmente en un reactor ópticamente diferencial, que se han utilizado en el modelado CFD de tres reactores en suspensión fotocatalíticos diferentes, que utilizan tecnologías de iluminación distintas (lámpara de mercurio fluorescente, de xenón y LED)...