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Título : Obtención de un compósito de dióxido de titanio y carbón activado aplicado a la oxidación fotocatalítica del ión cianuro
Autor : Murillo Romero, Herman Alfredo
Palabras clave : Balance de masa
Fisicoquímica
Diseño de plantas
Fecha de publicación : 3-mar-2015
Editorial : Quito, 2015.
Resumen : Resumen .- Se obtuvo un compósito de dióxido de titanio (TiO2) y carbón activado (CA), para su posterior aplicación en la oxidación del ión cianuro mediante la generación de radicales hidroxilo (•OH) tras la absorción de radiación ultravioleta (UV) por parte del TiO2. El compósito se obtuvo por dos vías: 1) síntesis de rutilo a través de un tetracloruro de titanio (TiCl4), e inmovilización del óxido sobre el CA; y 2) impregnación directa de dos tipos de TiO2 comercial (grados USP y técnico) sobre el CA. Previo a la impregnación el carbón activado se lavó con ácido nítrico al 10%. Los compósitos obtenidos se caracterizaron por difracción de rayos X, absorción atómica, análisis BET y dispersión de luz estática. Posteriormente, se evaluó la actividad fotocatalítica de los compósitos al realizar la oxidación de soluciones de cianuro de sodio de 500 ppm de concentración inicial, en presencia de luz UV artificial y proveniente del sol. La impregnación de TiO2 en el compósito es menor al 1% en peso. El compósito obtenido por impregnación directa con anatasa permitió una remoción completa de cianuro tras 7 horas de tratamiento, en luz solar y sin agitación. A estas mismas condiciones, los compósitos, presentaron una mayor actividad fotocatalítica que dichos óxidos por sí solos y así mismo frente al CA virgen. Además se evaluó la temperatura de calcinación en el compósito obtenido por precipitación y se evidenció su baja influencia en la actividad fotocatalítica. Adicionalmente, se encontró que la potencia de las lámparas no es determinante en la oxidación, sino que la longitud de onda debe aproximarse a los 400 nm, cercano al pico de absorción del TiO2. En cuanto a la cinética de la reacción de oxidación de cianuro se encontró que es de primer orden y presentó una constante de velocidad mayor que al trabajar solo con TiO2 o con CA virgen. Finalmente se realizó el diseño para el proceso de impregnación con TiO2 grado USP y se fijó un precio de 3 USD/kg de compósito, con lo que se obtuvo un TIR de 49% y un VAN de 294 351,79 USD. Abstract .- A composite of titanium dioxide (TiO2) supported on activated carbon (AC) was created in order to perform the photocatalytic oxidation of cyanide ions. Due to the properties of TiO2 as an ultraviolet light (UV) absorber, it is suitable as a photocatalyst material because hydroxyl radicals (•OH) are generated when UV light falls on TiO2. These radicals oxidize cyanide ions. The composite was obtained by two ways: 1) precipitation of TiO2 (as rutile) from titanium tetrachloride (TiCl4) over AC, and 2) direct impregnation with commercial TiO2 (anatase and rutile). Before the impregnation, the AC was oxidized with nitric acid. Composites were characterized by X-ray diffraction, atomic absorption spectroscopy, BET analysis and light scattering. The mass composition of TiO2 in the composite is less than 1%. An UV lamp and sunlight were used as UV light sources to oxidize cyanide solutions ([CN-]o=500 ppm). The composite impregnated with commercial anatase under sunlight and no stirring showed a complete cyanide removal after 7 hours of treatment. In addition, the composite works better on cyanide removal than pure TiO2 and non-impregnated AC at the same conditions. Calcination temperature in the “precipitation composite” has no influence in cyanide removal. Besides, the UV lamp power didn’t increase the photocatalytic activity, but UV wavelength, must be around 400 nm (near the absorption peak of TiO2). The reaction of cyanide oxidation follows a first order kinetics, and the composite shows a higher kinetic constant than pure TiO2 and non-impregnated carbon do. Finally, the composite preparation process was designed. The pre-feasibility study showed the following values: IRR=49% and NPV=294 351,79 USD.
Descripción : 234 hojas : ilustraciones, 29 x 21 cm + CD-ROM 6119
URI : http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/9253
Aparece en las colecciones: Tesis Ing. Química (IQUIM)

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