Síntesis de Membranas Fotocatalíticas y Reactores de Membrana Fotocatalítica

Akter, Rahatun
Mallada Viana, Reyes (dir.)

Universidad de Zaragoza, CIEN, 2020
Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente,

Máster Universitario Erasmus Mundus en Ingeniería de Membranas

Resumen: La fabricación de membranas fotocatalíticas inmovilizadas de TiO2 (PM) es una técnica prometedora para aplicaciones avanzadas de tratamiento de aguas residuales. En este estudio, fabricamos PM sensibles a los rayos UV basadas en TiO2 utilizando dos métodos diferentes. El primero se trata de la preparación de una membrana de fluoruro de polivinilideno (PVDF) recubierta con TiO2 utilizando el método de síntesis sol-gel. Se realizó la inmersión de la membrana en una solución de etanol con concentraciones (2 mM a 32 mM) de isobutóxido de titanio (TIB), y se deposita TiO2 directamente sobre la superficie hidrofílica de PVDF. A continuacion, utilizamos un tratamiento hidrotérmico a baja temperatura para transformar el TiO2 sintetizado in situ en su fase de anatasa fotoactiva. Para preparar las segundas PM, utilizamos el método de electrohilado para producir nanofibras poliméricas de PVDF y TiO2. El método propuesto tiene como objetivo producir una membrana altamente porosa con elevada superficie y un mejor acceso de los contaminantes al TiO2. Se utiliza un sistema bipolimérico, compuesto de polivinilpirrolidona (PVP) y PVDF, inmovilizamos P25-TiO2 en las nanofibras electrohiladas. Posteriormente, se elimina el PVP mediante lavado con agua, y se obtiene una obtenemos un tejido no tejido electrohilado altamente porosa.
Finalmente se estudió la adsorción y eliminación fotocatalitica de azul de metileno (MB), la membrana se sumergió en una solución de 70 ml de 6.4 mg/L de MB, para realizar un estudio cinético. Ajustamos los datos de cinética de adsorción a una ecuación cinética de adsorción de primer orden y cinética de reacción de fotodegradación al modelo de Langmuir-Hinshelwood. Entre todas las membranas de PVDF recubiertas de TiO2, las PM preparadas a partir de sol-gel 16 mM tuvieron la mayor sorción (7,02 µg / cm2 de PM) y eficiencia de degradación (98% en 4 h) con una constante de velocidad aparente de 0,014 min-1. Por otro lado, la nano-esterilla TiO2 / PVDF electrohilada, altamente porosa adsorbió una cantidad similar de MB (7.03 µg / cm2 PMs), y eliminó el 100% de MB después de solo 80 minutos de exposición en una cámara solar con una constante cinética aparente de 0.094 min- 1) Por lo tanto, las ventajas de la nano estera electrohilada altamente porosa, basada en TiO2 / PVDF, resaltan el potencial de aplicar esta membrana en el tratamiento de aguas residuales contaminadas con colorantes.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master