Intensificação de processos foto-catalíticos solares para tratamento de águas contaminadas com fármacos através da micro-estruturação de espaços reacionais

Resumo

Como parte do esforço para redução de custos e aumento de eficiência dos processos fotocatalíticos para tratamento de águas, este projeto propõe aprofundar o estudo da micro-estruturação do espaço reacional como ferramenta para maximizar a eficiência desses processos, tornando-os mais baratos e atraentes para aplicação comercial. Propõe-se investigar em detalhes os efeitos das principais variáveis de projeto de um reator de leito empacotado (área catalítica, material e tamanho do suporte do catalisador) e das principais variáveis de processo (vazões de alimentação, concentração inicial do poluente e irradiância) com objetivo de elaborar modelos matemáticos úteis para o projeto de equipamentos e processos de tratamento fotocatalítico. Para tanto, são propostas seis metas de trabalho agrupadas em três áreas de investigação: (i) critérios para estruturação eficaz do espaço reacional, que objetiva o estudo dos efeitos das propriedades dos elementos de estruturação (recheios) na captação fotônica e na eficiência fotocatalítica; (ii) variáveis de processo e seus efeitos na operação e eficácia do reator, que envolve a investigação dos efeitos das variáveis de processo sobre a estabilidade da camada fotocatalítica e sobre o perfil de degradação do poluente; e (iii) aplicabilidade e validação, que propõe verificar a validade dos modelos desenvolvidos a outro material fotocatalítico. A investigação empírica fará uso de um reator tubular recheado com microesferas de vidro borossilicato e PFA de diferentes diâmetros como material estruturante do leito fotocatalítico - dióxido de titânio (TiO2) - iluminado por um simulador solar. Os ensaios de degradação fotocatalítica serão realizados utilizando água residual simulada com traços de acetaminofeno. As respostas principais serão as velocidades de reação, e as concentrações de intermediários e do catalisador no meio aquoso. Elas serão utilizadas para verificação dos modelos fenomenológicos desenvolvidos ao longo do trabalho.