Solución numérica de la ecuación de transferencia de radiación mediante algoritmo Monte Carlo en procesos de fotocatálisis heterogénea. Fotocatálisis UVA de hidrocarburos aromáticos polinucleares

Abstract

El proyecto de tesis que se presenta se ha dividido en dos partes diferenciadas con un punto en común que son los procesos de fotocatálisis. En la primera parte se ha desarrollado un programa de simulación del reactor fotocatalítico en lenguaje FORTRAN. La ecuación de transferencia de radiación se ha resuelto mediante un algoritmo estocástico basado en Monte Carlo. Los valores teóricos de absorción de fotones por parte del fotocatalizador han sido comparados con los experimentales ajustando los parámetros característicos del proceso fotocatalítico. Una vez obtenido el modelo de radiación, los resultados han sido comparados con los obtenidos en la fotocatálisis de un compuesto modelo como es el ácido dicloroacético. En la segunda parte de este proyecto de tesis se han aplicado diferentes sistemas en la eliminación de hidrocarburos aromáticos polinucleares (PAHs) disueltos en agua. En una primera instancia se estudió la fotolisis directa en presencia de radiación a 365 nm y en presencia de fotocatalizadores comerciales o sintetizados. En la última parte se añadió un promotor de radicales al proceso fotocatalítico. Dicho promotor fue el monopersulfato potásico en su formulación comercial OXONE®. Finalmente se aplicó el sistema completo TiO2/OXONE®/UVA en la eliminación de PAHs disueltos en agua.

The present PhD Project is divided into two different parts sharing one common root, i.e. the photocatalytic processes. A simulation program developed under FORTRAN language has been developed to model the photocatalytic experimental setup. The radiative transfer equation has been solved by means of a stochastic algorithm based on Monte Carlo premises. Theoretical photon absorption by the photocatalyst has been compared to experimental values by optimization of characteristic system parameters. After having polished the RTE model, results were compared to those obtained in the photocatalysis of a model compound such as dichloroacetic acid (DCA). Different oxidation systems focused on the elimination of some polynuclear aromatic hydrocarbons (PAHs) dissolved in water have been tested in the second part of this study. Firstly, the direct photolysis was investigated by using UVA light at 365 nm. And also in the presence of commercial or labmade photocatalysts. In no case the treatment of the four model PAHs used (acenaphthene, phenanthrene, fluoranthene and anthracene) was efficiently achieved. A free radical promoter was incorporated to the system in the last part of this investigation. The chosen promoter was monopersulfate, commercially available as OXONE®. Finally, the complete system TiO2/OXONE®/UVA was applied to the elimination of the dissolved PAHs.