1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS 1.1 Justificación Para el año

1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS
1.1 Justificación
Para el año 2025, aproximadamente 48 países, más de 2800 millones de
habitantes, se verán afectados por la escasez de agua. Otros nueve países,
inclusive China y Pakistán, estarán próximos a sufrir la falta de agua. Más allá del
impacto del crecimiento mismo de la población, el consumo de agua dulce habrá
incrementado en respuesta al desarrollo industrial y agrícola, por lo que la
demanda creciente de la población se ha triplicado de esa manera la extracción de
agua se ha visto sobreexplotada. Además, el suministro de agua dulce del que
dispone la humanidad se está reduciendo a raíz de una constante contaminación
de los recursos hídricos; es preocupante y alarmante observar la descarga de
aguas residuales a cuerpos de agua superficiales y la infiltración de agroquímicos
a acuíferos. (Anaya, 2001).
La industria textil es una industria que consume grandes cantidades de agua,
energía y productos químicos auxiliares, además genera una gran cantidad de
agua residual; estos efluentes poseen elevadas concentraciones de colorantes,
contaminantes
orgánicos
refractarios,
compuestos
tóxicos,
componentes
inhibidores, tenso activos, componentes clorados. Por lo tanto, se constituyen en
uno de los efluentes de más difícil tratamiento.
La liberación de efluentes coloreados de las industrias que los utilizan representa
un serio problema ambiental y una preocupación para la salud pública. En
particular, las descargas de efluentes coloreados al medio ambiente es indeseable
no solo debido a su color, sino también porque algunos colorantes de estas aguas
residuales y sus productos de desintegración son tóxicos o mutagénicos para la
vida. Sin tratamientos adecuados, estos tintes se estabilizan y pueden permanece
en el ambiente durante mucho tiempo; por ejemplo, la vida media del reactivo
hidrolizado blue 19, utilizado en textiles como la mezclilla, es cercana a los 46
años.
La fotocatálisis solar heterogénea con TiO2 se ha mostrado efectiva en el
tratamiento de baños residuales de colorantes con cromóforo azo y algunos
cromóforos aromáticos, obteniéndose elevadas decoloraciones y posibilitando la
reutilización de los baños tratados.
La fotocatálisis heterogénea es uno de los Procesos Avanzados de Oxidación
(PAO) más prometedores para la degradación de sustancias contaminantes. Esto
debido a que como su nombre lo indica apoya la degradación del contaminante
mediante la generación de pares H+ y e-, e incluso la formación de especies
reactivas a partir de la absorción de fotones en el espectro UV, uno de los
materiales utilizados en este tipo de reactores es el TiO2 debido a que tiene una
estabilidad química muy alta lo que le permite trabajar en una buena amplitud de
pH, además de que también es capaz de producir transiciones electrónicas
gracias a la absorción de luz en el UV cercano.
Los Procesos Avanzados de Oxidación (PAO) han sido objeto de estudio en las
últimas décadas, y se tienen varios avances al respecto, como lo son los tipos de
reactores en los que se han trabajado, los materiales utilizados y de igual manera
la fuente de fotones para la activación del semiconductor, también se ha trabajado
bastante en el acomodo de las superficies de contacto con las sustancias
problema, por decir un ejemplo tenemos un reactor con lecho empacado
comparando con uno con el semiconductor depositado sobre una lámina, Figura
1.1 y Figura 1.2 respectivamente.
Esta serie de experimentos ha dado una
respuesta muy interesante pues propone que independientemente del material
que se maneja en cada caso de estudio algo que realmente resulta significativo es
el área de contacto que el catalizador tenga con la solución de trabajo, es decir,
entre mayor sea la superficie mejores resultados tendrá.
Dentro de los materiales que se han utilizado tenemos mezclas cómo por ejemplo
TiO2/Clinoptilolita, muscovita, vidrío, Alginato, etc. y todas estas han dado una
eficiencia bastante apreciable en la eliminación de bacterias y también en la
degradación de sustancias orgánicas e inorgánicas contaminantes.
Dentro de estos trabajos de degradación fotocatalítica, la fuente de fotones mas
utilizado son las lámparas UV, pero por motivos del alto costo de estas lámparas
es necesario apoyarse con otro tipo de instrumentos, como los colectores solares.
En este trabajo de tesis se utilizó TiO2 con Alginato para la elaboración de perlas,
esto las cuales formar un lecho empacado en una columna de vidrio (fotoreactor
de lecho empacado), con el fin de lograr un mejor contacto entre los
contaminantes y la superficie donde se lleva a cabo la fotodegradación. Utilizando
como fuente de fotones la luz solar mediante la colocación del fotoreactor sobre
un Colector Parabólico Compuesto (CPC), el cual es un dispositivo con el cual se
puede acumular una gran cantidad de fotones de manera natural y económica lo
cual lo vuelve un proceso muy redituable a gran escala.
Figura 1.1 Reactor de Lecho empacado donde se mantiene una
reacción heterogénea
Figura 1.2 Reactor con una lámina de material
1.2 Objetivo General
Construcción de un reactor solar empacado con perlas de TiO2/Alginato,
soportado sobre un colector solar cilíndrico parabólico compuesto (CPC) y
utilizarlo para la degradación fotocatalítica del tinte Metil Violeta.
1.3 Objetivos Específicos
1. Preparar y utilizar la mezcla de TiO2 /alginato.
2. Desarrollar la técnica de formación de perlas de TiO2 /alginato.
3. Construir un reactor solar empacado con perlas de TiO2/Alginato, soportado
sobre un colector solar cilíndrico parabólico compuesto (CPC)
4. Utilizar el tinte Metil Violeta 2B en la degradación fotocatalitica y caracterizar su
cinética