Diseño y construcción de un reactor foto catalítico con separación magnética para la eliminación de contaminantes orgánicos en agua

Abstract

El tratamiento de aguas es el conjunto de técnicas desarrolladas para eliminar contaminantes, principalmente de los efluentes industriales y domésticos. La aparición constante de los llamados "contaminantes emergentes" requiere la implementación de nuevas técnicas de tratamiento. Particularmente, para la eliminación de contaminantes orgánicos se pueden utilizar técnicas fotocatalíticas, como la fotocatálisis heterogénea y procesos foto-Fenton, que aprovechan energía de la luz para lograr procesos eficientes. Para lograr la optimización es necesario ensayar los materiales fotocatalizadores con diferentes contaminantes, lo que permite definir las mejoras necesarias. Para integrar estas técnicas avanzadas, se construyó un reactor foto catalítico con recuperación magnética para retener el catalizador, ya sea para su reutilización o recuperación. El mismo cuenta con un sistema de iluminación LED UV, un sistema de separación magnética y un conjunto de sensores para monitorear los parámetros más importantes del proceso. El diseño se basó en buscar la sencillez de la electrónica implementada para identificar fallas rápidamente y poder solucionarlas contando con una interfaz intuitiva y un fácil seguimiento de los parámetros de interés en este tipo de reacciones. Se buscó no sólo que sirviera como prototipo de laboratorio actuando como sistema de prueba de materiales y contaminantes, sino que también fuera de fácil escalabilidad para una implementación a nivel industrial.

Water treatment consists of a group of techniques developed to eliminate contaminant components, mainly referring to industrial and domestic effluents. The appearance of what is called “emerging contaminants” requires the implementation of new treatment techniques. In particular, in order to eliminate organic contaminants there are photocatalytic techniques that can be used, such as heterogeneous photocatalysis and photo-Fenton processes, which take advantage of the light energy to achieve efficient processes. To reach the optimization, it is necessary to test the photocatalytic materials with different contaminants, allowing the discovery of necessary improvements. To integrate these advanced techniques, a photocatalytic reactor was built with magnetic separation with the purpose of retaining the catalyst, either for reuse or for recovery. It counts with an UV-LED-lighting system, a magnetic separation system and a set of sensors to monitor the most important parameters of the process. The design was based on seeking the simplicity of implemented electronics to quickly identify failures and be able to solve them with an intuitive interface and a simple monitoring of the parameters of interest in this type of reaction. The reactor was not only meant to serve as a laboratory prototype acting as a materials and contaminants trial system, but also to be easily scalable for industrial-level implementation.