Estudo de reator fotocatalítico para tratamento de gases contaminados com compostos orgânicos voláteis.

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Matsumoto, Danielle
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: CFD; COV; Fotoquímica; Modelagem; Modeling; Photochemical reactor; Radiação; Radiation; Reator fotoquímico; Simulação; Simulation; VOC
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-28112019-162521/

Este estudo apresenta o desenvolvimento de um reator de leito fluidizado em escala laboratorial para a degradação fotoquímica de compostos orgânicos voláteis, desde seu projeto até a construção de um modelo fluidodinâmico para posterior estudo de scale-up e otimização. O processo de tratamento baseia-se na foto-oxidação catalítica dos contaminantes em contato com dióxido de titânio (TiO2) e radiação ultravioleta. Para a construção da unidade laboratorial, o projeto contou com o financiamento do projeto PIPE - Fase 1 financiado pela FAPESP (No.00953/2016). Um dos resultados deste projeto foi uma pesquisa de mercado com diversos clientes que mostrou a necessidade de desenvolvimento de novas tecnologias para tratamento de gases contaminados com compostos orgânicos voláteis (COV). A unidade laboratorial foi montada e instalada, sendo realizados dois tipos de experimentos no reator fotocatalítico. O primeiro foi para tratamento de aromáticos (BTX) utilizando-se como catalisador TiO2, impregnado em sílica, sintetizado em laboratório. Como resultado desta etapa, observou-se que reator foi capaz de remover os contaminantes estudados. No entanto, nas condições investigadas, o processo não foi capaz de reduzir significativamente as concentrações de contaminante no ar tratado e o catalisador foi desativado pelos poluentes, requerendo um processo de regeneração. Para uma melhor avaliação do reator e a sua modelagem, optou-se por utilizar um poluente modelo, n-hexano, de forma a não degradar o catalisador. Para estes experimentos, o catalisador utilizado também foi trocado para TiO2 comercial tipo anatase. Resultados quantitativos relacionaram o aumento da conversão no reator com o aumento de massa de catalisador e diminuição com um aumento na vazão volumétrica. A partir destes experimentos, pode-se obter um modelo cinético baseado na determinação dos parâmetros cinéticos em um reator fotocatalítico usando a abordagem Langmuir-Hinshelwood para a degradação do n-hexano com sucesso. Por fim, a modelagem fluidodinâmica deste reator foi realizada utilizando-se o software comercial Fluent. Desenvolveu-se um modelo que considera a fluidodinâmica e cinética da reação obtida experimentalmente. Algumas simplificações foram feitas para otimizar os tempos de simulação e os principais resultados do CFD foram os campos de pressão, velocidade, fração volumétrica de sólidos e velocidade da reação de decomposição do n-hexano.