ES2261512T3 - Dispositivo y procedimiento de depuracion de efluente gaseoso. - Google Patents
Dispositivo y procedimiento de depuracion de efluente gaseoso.Info
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Abstract
Dispositivo de depuración de un efluente gaseoso que contiene contaminantes, comprendiendo dicho dispositivo: - un reactor que tiene un eje longitudinal y comprende por lo menos una entrada para el gas que se ha de depurar y por lo menos una salida para el gas depurado, - por lo menos una fuente de radiación ultravioleta o visible, y - por lo menos un elemento de soporte, dispuesto en el interior del reactor y revestido de un catalizador formando una superficie catalítica expuesta y capaz de oxidar por lo menos parcialmente los contaminantes bajo la acción de radiación ultravioleta o visible entregada por la fuente, caracterizado por una parte por la presencia, en el interior del reactor, de por lo menos dos medios de obstrucción, obstruyendo cada uno de dichos medios de obstrucción parcialmente el paso del efluente gaseoso desde dicha entrada hasta dicha salida y generando una zona de gas turbulenta de su lado de abajo en relación con el paso del efluente gaseoso, la superficie de cada unode dichos medios de obstrucción tal que proyectada sobre un plano ortogonal al eje longitudinal al reactor ocupando por lo menos 1/3 de la sección interna del reactor disponible para el paso del efluente gaseoso, y por otra parte por el hecho de que una superficie catalítica está dispuesta en cada una de dichas zonas de gas turbulento de forma que el paso del gas turbulento incida sobre dicha superficie catalítica.
Description
Dispositivo y procedimiento de depuración de
efluente gaseoso.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la depuración de efluentes gaseosos y a un
dispositivo, ensamblado o en kit, para la aplicación de este
procedimiento. Más generalmente, la invención se refiere al ámbito
de la descontaminación de gases, en particular la purificación y
la descontaminación del aire.
Existe una necesidad apremiante y universal para
eliminar los contaminantes del aire de manera rápida, segura y
económica. Por contaminantes se entiende aquí aquellas sustancias
principalmente gaseosas, cuyo carácter indeseable puede ser debido a
la nocividad (toxicidad) para la salud del organismo humano o animal
o para el buen mantenimiento de los lugares en los cuales, incluso
ocasionalmente, el hombre o el animal subsiste o en los cuales el
hombre deposita materiales con vistas a su utilización ulterior, en
cuyo caso se podrá hablar de desinfección. Este carácter indeseable
puede atribuirse también a consideraciones de confort de la vida
humana, y entonces los contaminantes gaseosos no se puede decir
propiamente que sean nocivos pero pueden ser muy desagradables por
su olor, en cuyo caso se podrá hablar de desodorización.
Para abordar este problema se buscan medios que
tengan la capacidad de destruir completamente, en un efluente
gaseoso como el aire, cualquier molécula a base de hidrógeno, de
carbono y, dado el caso, de oxígeno y/o heteroátomos tales como el
azufre y el nitrógeno, tal como disolvente hidrocarburado y/o
halogenado, proteína, virus, bacteria, esencia de perfume, moho,
pesticida bacteriófago, etc.
A este efecto se ha propuesto recurrir a un
tratamiento de mineralización (es decir de destrucción completa por
oxidación) de contaminantes del aire, en particular de compuestos
orgánicos volátiles, por fotocatálisis bajo radiación ultravioleta
(denominada en lo sucesivo UV) o visible sobre dióxido de titanio.
Las ventajas de este principio han sido demostradas ampliamente. La
reacción se efectúa a la temperatura y a la presión ambiental, en
reactores que utilizan materiales de construcción corrientes tales
como el vidrio. Puede utilizar fuentes de radiación UV o visible de
estructura simple y poco onerosa, poco consumidoras de energía,
utilizando el oxígeno del aire como agente de oxidación principal,
teniendo los medios de iluminación la función de activar las
partículas fotocatalíticas. La reacción puede mineralizar
completamente la mayor parte de los componentes orgánicos
volátiles, incluidos los que comprenden heteroátomos. El análisis
económico publicado por C.S. Turchi y colaboradores en su informe
presentado en Advanced oxidation technologies for water and air
remediation (Tecnologías de oxidación avanzadas para el
tratamiento del agua y del aire), London, Ontario, Canadá (junio
1994) pone de manifiesto que la fotocatálisis presenta la ventaja
de un diseño modular y es especialmente interesante para el
tratamiento de efluentes gaseosos débilmente contaminados (es decir
en los que las tasas de contaminantes no rebasan las aprox. 1.000
ppm en volumen) y para caudales medios del gas que no rebasan las
aprox. 34.000 m^{3}/h. Estas condiciones constituyen el ámbito
por excelencia del tratamiento del aire en ambientes confinados mal
ventilados tales como habitaciones, vehículos de transporte
individual por carretera (automóviles, camiones), o colectivos
sobre raíles (trenes, ferrocarriles metropolitanos, tranvías) o por
aire (aviones), las granjas de cría de animales, las zonas de
almacenamiento, los armarios frigoríficos domésticos e
industriales, etc. así como del tratamiento de los efluentes de
reactores químicos o biológicos.
En lo concerniente al mecanismo de oxidación del
tratamiento fotocatalítico de un gas, se admite que la incidencia
sobre el dióxido de titanio (en su forma anatasa) de fotones de una
energía suficiente en la gama de las longitudes de onda inferiores
a 400 nm permite lanzar un electrón de la banda de valencia del
semiconductor hacia su banda de conducción y crear así un orificio
positivo suficientemente estable y móvil, que emergiendo a la
superficie del óxido permite crear, en contacto con los compuestos
oxigenados gaseosos (tales como el vapor de agua, el oxígeno o el
ozono) adsorbidos, radicales libres extremadamente oxidantes,
ampliamente responsables de las reacciones observadas.
Estas constataciones han conducido naturalmente
a la concepción de una multitud de sistemas con vistas a la
explotación práctica de las propiedades del dióxido de titanio, de
sus análogos y de sus compuestos derivados. A donde han llevado más
frecuentemente las mejoras investigadas ha sido al material
fotocatalítico, el fotorreactor, las fuentes UV, la cloración de la
superficie del dióxido de titanio, el empleo del aire ozonado, etc.
A continuación se indican a título ilustrativo algunos ejemplos de
tales elementos de la bibliografía. De este modo, N. Takeda y
colaboradores describen en Bull. Chem. Soc. Jpn. (1999)
72:1615-1621 el efecto de la mordenita en tanto que
material de soporte del dióxido de titanio sobre la velocidad de
fotodegradación de propionaldehído, acetona o propano gaseosos,
estando fijada la concentración inicial de cada contaminante en 130
\mumoles por litro de aire. Los resultados obtenidos muestran,
para el catalizador soportado, que es posible reducir en un 90% la
concentración de acetona en 2,5 horas, la del propano en 2 horas y
la del propionaldehído en 0,25 horas. Teniendo en cuenta la masa de
catalizador implicada, el volumen del reactor, la superficie de la
placa que soporta el catalizador expuesta a la luz de la fuente y
la potencia de esta pueden calcularse diferentes expresiones de la
velocidad de oxidación de la forma siguiente a partir de los
siguientes resultados:
\newpage
| Contaminante | \mumole/h/W/g_{cata} | \mumole/h/W/m^{2} | \mumole/h/W |
| Acetona | 17,5 | 175 | 0,07 |
| Propano | 22 | 220 | 0,088 |
| Propionaldehído | 175 | 1750 | 0,702 |
M. Sauer y colaboradores describen en Journal
of Catalysis (1994) 149:81-91 la oxidación
fotocatalizada de la acetona en el aire según cualquiera velocidad
de 0,29 \mumoles/h/W. La solicitud de patente WO 99/24277 ilustra
también una reducción de aproximadamente el 85% de la concentración
de acetona en presencia de anatasa después de transcurridas 30
horas, lo que corresponde a una velocidad de 0,228 \mumoles/h/W o
también 47 \mumoles/h/W/m^{2}. Yu y colaboradores han divulgado
también J. Phys. Chem. B (1998) 102:5094-7
la degradación de la acetona en presencia de una solución sólida de
fórmula Ti_{1-X}Zr_{x}O_{2} mostrando una
velocidad inicial de 40 \mumoles/h/W/g_{cata} o también 0,4
\mumoles.m^{2}/h/W/g_{cata} durante la primera media hora,
tiempo al cabo del cual, sin embargo, la reducción de la
concentración no superaba el 3,4%. Estas publicaciones ponen de
manifiesto que la acetona está ampliamente aceptada en tanto que
compuesto-modelo para el estudio de los parámetros
de una reacción de oxidación fotocatalítica heterogénea
gas-sólido.
De manera muy general, un dispositivo de
depuración de efluentes gaseosos por oxidación fotocatalítica
comprende:
- -
- un reactor que comprende por lo menos una entrada para el gas que se trata de depurar y por lo menos una salida para el gas depurado,
- -
- por lo menos una fuente de radiación ultravioleta o visible, y
- -
- por los menos un elemento de soporte apto para ser revestido de un catalizador capaz de oxidar por lo menos parcialmente las impurezas contenidas en el gas bajo la acción de la radiación ultravioleta o visible, estando dispuesto dicho elemento de soporte en el interior del reactor.
Las patentes U.S. nº 5.790.934 y 6.063.343
describen varios modos de realización de un reactor destinado a la
purificación fotocatalítica de una corriente de fluido (como puede
ser el agua o el aire), que comprenden o bien una superficie
plegada en forma de estrella sobre la cual se deposita el
catalizador o bien un gran número de aletas revestidas de
catalizador, teniendo en común estos diferentes modos que la
corriente de fluido está dirigida paralelamente a los planos de los
soportes catalíticos. Por otra parte la solicitud de patente
japonesa nº 55-116433 divulga, para una reacción
fotoquímica, no precisada, de un sistema monofásico (gaseoso o
líquido) en presencia de luz UV, visible o infrarroja, la
utilización de un reactor (representado en las figuras 1 y 2 de este
documento) en el cual las paletas, alrededor de las cuales
serpentea el fluido de reacción, no soportan catalizador y, siendo
transparentes y dispuestas en la dirección de los rayos luminosos
para evitar la dispersión y la absorción de luz, no pueden estar
previstas a este efecto. Este último documento precisa además que la
reacción es uniforme y sin desorden de flujo, es decir que procede
de una manera homogénea y sin turbulencia. La solicitud de patente
japonesa nº 11-342317 describe un dispositivo de
desinfección del aire que tiene una sección de entrada en la cual
el gas que se va a tratar se dilata reduciendo su velocidad antes
de penetrar en una zona de reacción que comprende canales
horizontales separados por placas onduladas, recubiertas de dióxido
de titanio, de débil convexidad creando una cierta turbulencia
sobre el camino de las cuales disponen de fuentes de
fotoirradiación transversales al flujo del gas. Este dispositivo es
eficaz para el tratamiento de vapor de agua que contiene
concentraciones muy débiles (hasta 10 ppm) de compuestos orgánicos
tales como la trimetilamina o el metilmercaptano.
La patente U.S. 5.919.422 describe un sistema de
purificación que comprende un soporte (pudiendo ser un material
transparente utilizado para conducir la luz ordinaria), una
película de óxido de titanio dispuesta sobre el soporte, y una
fuente de luz UV para irradiar esta película. Para la purificación
del aire, este sistema puede ser un ventilador del que una de las
superficies de las palas soporta la película de óxido de titanio.
De este modo, el aire pasa a lo largo de la superficie de las palas
y sólo puede obtenerse una turbulencia hasta una cierta medida
mediante la puesta en movimiento rotativo del soporte del
fotocatalizador.
La patente U.S. 5.643.436 da a conocer un
dispositivo de desodorización para interiores en el cual el aire
pasa también paralelamente a un soporte fotocatalítico continuo y
sin otra turbulencia que la creada por un ventilador colocado en la
entrada del reactor.
Las solicitudes de patentes
EP-A-798.143 y
EP-A-826.531 describen aparatos de
purificación del aire de forma plegada u ondulada que soportan un
fotocatalizador para oxidar los compuestos azufrados o eliminar el
monóxido de nitrógeno, pasándole aire paralelamente al soporte y
estando éste concebido para disminuir la velocidad del aire.
La solicitud de patente internacional publicada
bajo el documento nº WO 97/23268 da a conocer (figura 1 C) un
sistema de depuración dispuesto horizontalmente, tal como un tubo
circular o elíptico provisto de (i) un canal de transferencia de
gas de escape del lado alto y (ii) placas de separación montadas
verticalmente debajo de dicho canal (i) a fin de efectuar la
separación y la combustión catalítica de las partículas de negro de
gas. Según la enseñanza de este documento es importante, para
elegir la dirección de la pendiente de las placas (ii), que las
partículas de negro de gas captadas sean puestas y mantenidas en
contacto, por el juego de fuerzas gravitacionales, con el material
catalítico activo aplicado sobre o entre las placas (ii).
No obstante hay varios problemas que quedan por
resolver para descontaminar un efluente gaseoso (incluida la
desinfección y la desodorización), en particular para eliminar los
contaminantes gaseosos del aire, de manera rápida y económica,
utilizando los principios de la fotocatálisis. En particular, un
primer problema reside en la limitación de la superficie activa del
fotocatalizador efectivamente accesible simultáneamente a la luz
incidente y al gas, en razón de la porosidad habitual del tipo del
catalizador utilizado. Un segundo problema reside en que los
contaminantes orgánicos compiten por los sitios activos,
especialmente cuando los poros son muy pequeños. En lo que concierte
a este último parámetro, se observa en la bibliografía la
utilización de formas de catalizador que tienen superficies
específicas que van desde aproximadamente 12 m^{2}/g hasta aprox.
340 m^{2}/g, e incluso hasta 2.000 m^{2}/g en el caso de
aerogeles de sílice.
Uno de los objetivos de la presente invención
consiste en resolver los problemas técnicos anteriormente citados
proponiendo un dispositivo de depuración de efluente gaseoso por
fotocatálisis cuya eficacia, medida por la velocidad de eliminación
de uno o varios contaminantes y expresada por unidades de tiempo y
de potencia luminosa (y dado el caso por unidad de superficie
catalítica expuesta (iluminada) o por unidad de masa de catalizador
o también por unidad de densidad de superficie de catalizador), sea
significativamente superior a la de los procedimientos conocidos
hasta ahora. Otro objetivo adicional de la presente invención
consiste en proponer un dispositivo de depuración de efluente
gaseoso de concepción compacta y por tanto fácil de integrar en o
de combinar con un dispositivo existente de tratamiento de gas tal
como por ejemplo un dispositivo de acondicionamiento de aire. Otro
objetivo de la presente invención consiste en proponer un
procedimiento de depuración de gas capaz de tratar eficazmente
efluentes gaseosos cuya tasa de contaminantes puede alcanzar hasta
aproximadamente 10% (100.000 ppm) en volumen. Aún otro objetivo de
la presente invención consiste en proponer un dispositivo de
depuración de efluente gaseoso de concepción simple y de fácil
mantenimiento, que pueda fabricarse en grandes series a partir de
materiales poco costosos empleando técnicas de ensamblajes simples
y bien conocidas, y pudiendo explotarse con toda seguridad en un
procedimiento de depuración de efluente gaseoso poco oneroso para
una gran diversidad de contaminantes.
La presente invención se basa en el
descubrimiento sorprendente de que la resolución de los problemas
técnicos anteriormente citados depende no tanto, como sugiere el
estado de la técnica, en la cantidad o la elección del catalizador
de fotooxidación como en otros factores tales como:
- -
- por una parte la distribución interior del dispositivo de reacción, en particular en la disposición de los elementos de soporte del catalizador en relación con la dirección del paso del flujo gaseoso, y más particularmente en el hecho de que estos elementos de soporte de catalizador, dado el caso asociados a otros medios de obstrucción del paso del gas y/o a medios suplementarios de generación de turbulencia, están dispuestos de manera que aseguren un paso turbulento, en todos los puntos de la superficie catalítica expuesta, del efluente gaseoso que se trata de depurar de forma que se favorezca el transporte de las impurezas o contaminantes a oxidar y/o los productos de oxidación de estas impurezas hacia el catalizador.
- -
- por otra parte una explotación más eficaz de la energía luminosa cubriendo al reactor con una superficie reflectante que ella misma a su vez, dado el caso, va revestida de un catalizador fotosensible.
La presente invención pretende conseguir una
mineralización sustancial, preferentemente total, de los
contaminantes/impurezas orgánicas a oxidar en componentes minerales
de base. Más concretamente, la invención define un índice de
turbulencia y un valor mínimo de este índice para que el reactor
sea sometido a un régimen de paso del efluente gaseoso que hay que
depurar adecuado para que aumente la velocidad de degradación de
los contaminantes y por consiguiente para que aumente la eficacia
global del procedimiento de depuración. Para alcanzar este valor
mínimo del índice de turbulencia, la invención prevé también que
por lo menos dos medios de obstrucción (cada uno de los cuales en
lo sucesivo se denominará con el término "restricción") se
dispongan en el interior del reactor, preferentemente de manera
ortogonal o casi ortogonal (esta noción se define más adelante) al
eje del reactor, siendo dichos medios de obstrucción
(restricciones) preferentemente en número suficiente y de la forma
apropiada para procurar una disminución de la velocidad del 10% al
90% aproximadamente del efluente gaseoso que se trata de depurar
en comparación con el mismo reactor desprovisto de medio de
obstrucción (restricción). Estos medios de obstrucción
(restricciones) pueden también ventajosamente revestirse de
catalizador. Para contribuir a la eficacia global de la
depuración, la invención prevé también que el interior del reactor,
por lo menos parcialmente, pueda estar cubierto de una superficie
reflectante que ella misma a su vez, dado el caso, esté revestida
de catalizador.
De forma general, la presente invención, se
refiere pues a un procedimiento para depuración de un efluente
gaseoso que contiene contaminantes en un dispositivo que
comprende:
- -
- un reactor que tiene un eje longitudinal y que comprende por lo menos una entrada para el gas que se trata de depurar y por lo menos una salida para el gas depurado,
- -
- por lo menos una fuente de radiación ultravioleta o visible, y
- -
- por lo menos un elemento de soporte dispuesto en el interior del reactor y revestido de un catalizador que forma una superficie catalítica expuesta y capaz de oxidar por lo menos parcialmente los contaminantes bajo la acción de la radiación ultravioleta o visible entregada por la fuente,
que se caracteriza por una parte por la
presencia, en el interior del reactor, de por lo menos dos medios
de obstrucción, obstruyendo cada uno de dichos medios de
obstrucción parcialmente el paso del efluente gaseoso desde dicha
entrada hasta dicha salida y generando cada uno de dichos medios de
obstrucción una zona de gas turbulento de su lado de abajo en
relación con el paso del efluente gaseoso, ocupando la superficie
de cada uno de dichos medios de obstrucción, tal que proyectada
sobre un plano ortogonal al eje longitudinal del reactor, por lo
menos 1/3 (un tercio) de la sección interna del reactor disponible
para el paso del efluente gaseoso, y por otra parte por el hecho de
que una superficie catalítica está dispuesta en cada dicha zona de
gas turbulento de manera que el paso del gas turbulento incida
sobre dicha superficie catalítica. Según un modo de realización
ventajoso de la invención, por lo menos uno de dichos medios de
obstrucción es un elemento de soporte.
La eficacia de un dispositivo de estas
características es tal que permite operar un procedimiento de
depuración de un efluente gaseoso que contiene contaminantes
oxidando el 90% de una impureza-modelo constituida
de acetona a una velocidad muy superior a las conocidas en la
técnica anterior y que se ha podido expresar mediante una
cualquier de las unidades siguientes:
- -
- por lo menos aproximadamente 1 \mumol de impureza-modelo por hora, por vatio de potencia de la fuente y por unidad de densidad superficial (expresada en gramos por metro cuadrado) de catalizador,
- -
- por lo menos aproximadamente 300 \mumoles de impureza-modelo por hora, por vatio de potencia de la fuente y por metro cuadrado de superficie catalítica expuesta (comprendiendo la superficie del elemento de soporte iluminada por la fuente), o bien
- -
- por lo menos aproximadamente 100 \mumoles de impureza-modelo por hora, por vatio de potencia de la fuente y por gramo de catalizador, o también
- -
- por lo menos aproximadamente 2 \mumoles de impureza-modelo por hora y por vatio de potencia de la fuente.
Como se ha expresado aquí y en el resto de la
descripción, cada una de las velocidades mínimas de oxidación de 90%
de impureza-modelo, indicadas anteriormente como
características del procedimiento según la invención, debe
entenderse como la velocidad media (calculada entre el inicio de la
oxidación fotocatalítica y el momento en el que el 90% de la
impureza-modelo ha desaparecido) medida en las
condiciones normalizadas, es decir bajo presión atmosférica a 25ºC
en el aire con una humedad relativa del 50%, y para concentraciones
iniciales de impureza-modelo en el flujo gaseoso
(particularmente el aire) por lo menos iguales a 500 ppm en volumen.
Efectivamente, es bien conocido por los expertos en la materia del
campo considerado que la velocidad de depuración disminuye cuando
la concentración inicial de la impureza que se trata de depurar
disminuye.
Preferentemente, el régimen turbulento del paso
del gas que se trata de depurar se caracteriza por un índice de
turbulencia calculado según la fórmula I_{T} = Re* N/\beta f en
la cual
- -
- Re* es un número expresado por Re*=(4 p V_{m} S)/(P v),
- -
- \beta = s / S es un parámetro de porosidad cuyo valor es igual a 1 si en el interior del reactor no hay ningún medio de obstrucción,
- -
- f es un factor de fricción que corresponde a la relación entre todas las superficies presentes en el reactor y la superficie desarrollada por el reactor en ausencia de medio de obstrucción, igual al \Sigma de superficies internas desarrolladas por el reactor/superficie de un cilindro de perímetro P,
- -
- S es la superficie media de la sección ortogonal interna del reactor en ausencia de medio de obstrucción,
- -
- \rho es la masa volumétrica del efluente gaseoso que se trata de depurar,
- -
- V_{m} es la velocidad media del efluente gaseoso que se trata de depurar paralelamente al eje longitudinal del reactor,
- -
- P es la suma del perímetro interno medio del reactor y del perímetro externo medio de la envolvente geométrica más pequeña que comprende la(s) fuente(s) de radiación, cuando ésta(s) está(n) dispuesta(s) en el interior del reactor,
- -
- v es la viscosidad dinámica del efluente gaseoso que se trata de depurar,
\newpage
- -
- N es el número de medios de obstrucción en el reactor o bien, en ausencia de medios de obstrucción, es igual a 1, y
- -
- s es la superficie media de la abertura definida por la sección ortogonal interna del reactor con el máximo de medios de obstrucción,
por lo menos igual a 2.000.
Preferentemente según la invención, la fuente de
radiación ultravioleta o visible está dispuesta en el interior del
reactor. Sin embargo la invención no se limita a este modo de
realización e incluye también la posibilidad de colocar la fuente
de radiación ultravioleta o visible en el exterior del reactor,
pero con la condición de que el reactor sea entonces transparente a
la radiación.
Conforme a los objetivos anteriormente citados y
al problema técnico que se trata de resolver, el procedimiento
según la invención es capaz de mineralizar mayoritariamente los
contaminantes o impurezas orgánicas contenidos en el efluente
gaseoso, es decir que es capaz de convertir más del 50% en moles de
dichos contaminantes en compuestos minerales de base
correspondientes, tales como principalmente dióxido de carbono,
agua, nitrógeno, halogenuro de hidrógeno, SO_{3} y sulfatos.
Los principios de la invención se expondrán
ahora tomando como referencia los dibujos anexos y los modos de
ejecución detallados siguientes:
La figura 1 representa un primer modo de
realización de un reactor fotocatalítico para la depuración de
efluentes gaseosos según la invención.
La figura 2 representa un segundo modo de
realización de un reactor fotocatalítico para la depuración de
efluentes gaseosos según la invención.
La figura 3 representa un reactor fotocatalítico
según la técnica anterior utilizado a título de ejemplo
comparativo.
La figura 4 representa un montaje en circuito
cerrado que utiliza un reactor fotocatalítico según la invención
para la depuración de la acetona.
La figura 5 representa la cinética de
desaparición de la acetona en un reactor según el primer modo de
realización de la invención, con y sin superficie reflectante.
La figura 6 representa la evolución del gas
carbónico producido por el procedimiento según la invención en
función de la acetona consumida.
La figura 7 representa la evolución del gas
carbónico producido por un procedimiento de la técnica anterior en
función de la acetona consumida.
La figura 8 representa la cinética de
desaparición de acetona en un reactor según el primer modo de
realización de la invención, con y sin catalizador sobre la
superficie reflectante.
La figura 9 representa la cinética de
desaparición de la acetona en reactores según los primeros y
segundo modos de realización de la invención, es decir, con y sin
restricciones complementarias al paso del gas que se trata de
depurar.
La figura 10 (A y B) representa un tercer modo
de realización de un reactor fotocatalítico para la depuración de
efluentes gaseosos según la invención.
La figura 11 representa la cinética de
desaparición de la acetona en un reactor según el tercer modo de
realización de la invención.
La figura 12 representa esquemáticamente otros
modos de realización de un dispositivo de depuración de efluentes
gaseosos según la invención.
De manera convencional, el dispositivo de
depuración según la invención comprende primeramente un reactor que
tiene por lo menos una entrada para el efluente gaseoso que se
trata de depurar y por lo menos una salida para el efluente gaseoso
descontaminado, en el interior del cual está dispuesto un elemento
de soporte revestido de un catalizador de fotooxidación, es decir
capaz de oxidar por lo menos parcialmente, bajo la acción de un
rayo ultravioleta o visible las impurezas o contaminantes
contenidos en el efluente gaseoso. Preferentemente, la entrada del
gas y la salida del gas están dispuestas en los extremos opuestos
del reactor, cualquiera que sea la forma de éste. Eventualmente,
también puede estar dispuestas en un mismo extremo del reactor,
describiendo entonces el flujo gaseoso una trayectoria en forma de
U. La forma, el material y las dimensiones del reactor pueden ser
cualquiera, con las reservas sin embargo de que se adapten a las de
los medios de obstrucción y a las características de la fuente de
radiación. De este modo, el reactor deberá estar compuesto de un
material transparente a la radiación si la fuente de radiación está
dispuesta en el exterior del radiador. Como ejemplos no limitativos
de materiales que pueden constituir el reactor, se puede citar todo
material inerte frente a la radiación ultravioleta o visible y
preferentemente apto para ser cubierto por una superficie
reflectante, tal como el vidrio, el aluminio, el acero galvanizado,
el acero inoxidable, las resinas sintéticas transparentes tales
como el polimetacrilato de metilo transparente, el policarbonato,
etc. Si bien el reactor puede tener forma cúbica o esférica, puede
ser preferible que una dimensión longitudinal del reactor sea más
grande que una dimensión transversal de dicho reactor. Por esta
razón, generalmente se prefieren las formas paralelepipédicas y
cilíndricas. Las dimensiones del reactor deben estar adaptadas, de
la manera conocida por los expertos en la materia, al volumen del
efluente gaseoso que se trata de depurar y, dado el caso, al medio
ambiente inmediato en el cual dicho reactor está situado, por
ejemplo cuando está integrado en o combinado con un dispositivo
existente de tratamiento de gases tal como por ejemplo un
dispositivo de acondicionamiento de aire. Preferentemente, la
sección interna del reactor no rebasa las 50 veces aproximadamente
la sección interna del tubo más pequeño que pueda comprender el
conjunto de las fuentes de radiación. Igualmente, preferentemente,
la longitud de la parte del reactor que comprende los elementos de
soporte del catalizador está comprendida entre 1 y 15 veces
aproximadamente el perímetro interior de este reactor. Gracias a la
excepcional eficacia del dispositivo según la invención, las
dimensiones del reactor pueden ser muy reducidas, por ejemplo del
orden de algunos centímetros hasta algunas decenas de centímetros
para un dispositivo de uso doméstico, y del orden de un metro o de
algunos metros para un dispositivo de uso
industrial.
industrial.
Conforme a la presente invención, el reactor
comprende por lo menos dos medios de obstrucción, denominados en lo
sucesivo con el término restricciones, que obstruyen parcialmente
el paso del efluente gaseoso entre la entrada y la salida del
reactor y generando una zona de gas turbulento, y una superficie
catalítica está dispuesta en cada zona de gas turbulento de forma
que el paso del gas turbulento incida sobre dicha superficie
catalítica. Sin querer estar atado a una teoría particular, parece
razonable avanzar que el paso turbulento permite el aporte y la
eliminación más eficaces de los reactivos y productos de oxidación
resultantes a la vez que se evita la creación de un gradiente de
concentración en el medio ambiente inmediato al catalizador. De esta
manera favorece la homogeneización del fluido en este ambiente
inmediato y optimiza la diferencia de potencial químico entre los
productos adsorbidos y los que se encuentran en la fase gaseosa en
contacto inmediato con el sólido. En efecto, contrariamente a una
técnica anterior tal como el WO 97/23268 que exige un catalizador
parcialmente o completamente fundido para la separación de
contaminantes líquidos y sólidos, la presente invención se basa
preferentemente en una reacción heterogénea de tipo
sólido-gas. Preferentemente, el número y la forma
de los números de obstrucción (restricciones) se eligen de manera
que se procure una disminución de la velocidad del 10% al 90% del
efluente gaseoso que se trata de depurar en relación con la
velocidad que tendría este en el mismo reactor en ausencia de
medios de obstrucción (restricciones). La superficie de cada medio
de obstrucción, en tal que proyectada sobre un plano ortogonal al
eje longitudinal del reactor, ocupa por lo menos 1/3 (un tercio), y
preferentemente por lo menos 1/2 (la mitad), de la sección interna
del reactor disponible para el paso, es decir para la circulación,
del efluente gaseoso. Cuando la fuente de radiación está dispuesta
en el interior del reactor, se trata de la sección disponible entre
la pared interna del reactor y la fuente de radiación
anteriormente mencionada. Al menos uno de los medios de obstrucción
(restricciones) puede ser un elemento de soporte revestido de
catalizador. Por ejemplo, si el dispositivo según la invención
comprende dos medios de obstrucción, uno de ellos puede ser un
elemento de soporte mientras que el otro es una restricción no
revestida de catalizador, o bien los dos son elementos de soporte.
Dicho de otra manera, las restricciones no revestidas de
catalizador y los elementos de soporte sólo difieren por la
presencia o no de catalizador en su superficie pero tienen como
función común, por su disposición en el interior del reactor, la de
participar en el establecimiento de un régimen turbulento del paso
del gas. A excepción de lo que concierne al catalizador, sus
características se describirán pues ahora indistintamente.
Preferentemente, y contrariamente a la técnica anterior que preveía
uno o varios elementos de soporte ocupando toda la longitud del
reactor, las restricciones se reparten de manera discontinua en la
dimensión longitudinal, es decir según el eje longitudinal, del
reactor. Dicho de otra manera, el reactor contiene una cantidad
discreta (un número finito) de medios de obstrucción
(restricciones) repartidos a intervalos, regulares o no, a lo largo
del reactor. El espesor y el número total de medios de obstrucción
(restricciones) en el reactor no son parámetros críticos de la
presente invención, sin embargo contribuyen a asegurar un paso
turbulento del efluente gaseoso que se trata de depurar de forma
que se favorece el transporte de los contaminantes/impurezas que
hay que oxidar y/o los productos de oxidación de estos contaminantes
hacia el catalizador. El número de medios de obstrucción
(restricciones) no revestidos de catalizador ya no es un parámetro
crítico de la presente invención y puede ser inferior, igual o
superior al de los elementos de soporte. Como ya conoce ampliamente
el experto en la materia, el número de medios de obstrucción
(restricciones) no debe ser tan elevado y su espaciamiento no debe
ser tan débil como para que conduzca a limitar la formación de
pasos turbulentos del efluente gaseoso entre los elementos de
soporte. Dicho en otros términos, el espaciamiento de los medios
de obstrucción (restricciones) debe ser conmensurable con su
dimensión transversal, más particularmente con el espacio medio
disponible en el interior del reactor, por ejemplo el comprendido
entre la pared del reactor y la envolvente geométrica (por ejemplo
el cilindro interno) que comprende la fuente o el conjunto de
fuentes luminosas cuando éstas están dispuestas en el interior del
reactor. El número de medios de obstrucción (restricciones) está
también en relación con la dimensión longitudinal del reactor. De
las experiencias que se reportan en los elementos que vienen a
continuación, resulta que un número de aproximadamente 2 a 20,
preferentemente de 5 a 15 aproximadamente, medios de obstrucción es
habitualmente suficiente para obtener el régimen turbulento
pretendido. Un solo elemento de soporte puede revelarse como
suficiente, especialmente cuando una dimensión longitudinal del
reactor no es más grande que una dimensión transversal de dicho
reactor.
La forma, el material y las dimensiones de los
medios de obstrucción, incluido en esto los elementos de soporte,
puede elegirse entre amplias gamas, siempre que estén dispuestos de
manera que se asegure un paso turbulento del efluente gaseoso que
se trata de depurar adecuado para favorecer el transporte de los
contaminantes/impurezas que se trata de oxidar y/o de los productos
de oxidación de estas impurezas hacia el catalizador,
preferentemente un paso turbulento caracterizado por el índice de
turbulencia I_{T} mencionado anteriormente. Preferentemente, los
medios de obstrucción están dispuestos perpendicularmente o casi
perpendicularmente a la dirección principal, es decir a la
dirección de paso, del efluente gaseoso que se trata de depurar,
definida por ejemplo (en el caso de una entrada y de una salida
dispuestas en los extremos opuestos del reactor) por la línea recta
que une la entrada del gas a depurar y la salida del gas depurado.
Por casi perpendicularmente en el sentido de la presente
invención, se entiende que el plano medio (p.ej. el plano de
simetría) en el cual se inscribe el medio de obstrucción forma con
la dirección principal de paso del efluente gaseoso que se trata de
depurar un ángulo comprendido entre 60º y 120º, preferentemente
comprendido entre 70º y 110º aproximadamente, y aún preferentemente
entre 80º y 100º aproximadamente. Por ejemplo el medio de
obstrucción puede ser una estructura plana y delgada, es decir de
poco espesor en relación con la dimensión (longitudinal) del
reactor, de forma idéntica o similar a, o diferente de, la sección
transversal del reactor, y dado el caso centrada sobre el eje del
reactor o sobre el eje de la fuente de radiación. Esta forma puede
ser un disco, una elipse, un polígono o cualquier otra forma
geométrica apropiada para un buen contacto con los contaminantes
que se trata de oxidar y fácil de fabricar de manera poco
onerosa.
Según un modo ventajoso de realización de la
presente invención, la(s) fuente(s) de radiación
ultravioleta o visible está(n) colocada(s) según el eje
longitudinal del reactor y, en este caso, cada medio de obstrucción
está taladrado preferentemente formando un orificio (de forma
adaptada a la de la fuente) en su centro de manera que esté
dispuesto alrededor de la fuente pero perpendicularmente o casi
perpendicularmente al eje del reactor.
La naturaleza del material que constituye los
medios de obstrucción del dispositivo según la invención no es un
parámetro crítico de la presente invención. Todo material de
resistencia conocida para poder soportar de forma duradera el
efecto de una radiación ultravioleta o visible, la turbulencia del
flujo gaseoso y, cuando el medio de obstrucción es un elemento de
soporte, un catalizador de fotooxidación puede utilizarse en el
contexto de la presente invención. Ejemplos no limitativos de tales
materiales son el vidrio y los metales, preferentemente metales que
ofrecen una reflexión satisfactoria del rayo luminoso tales como el
aluminio o el acero inoxidable. El elemento de soporte puede
comportar una superficie o estructura porosa, tal como una rejilla
o un tamiz metálico, apto para recibir la deposición de un
catalizador de fotooxidación.
La fuente de radiación ultravioleta o visible
que forma parte del dispositivo según la invención es
preferentemente una fuente de radiación corriente de las que se
encuentran en el mercado. Tratándose de fuente de radiación
ultravioleta, generalmente extiende su radiación en una gama de
longitudes de onda inferiores a 400 nm aproximadamente. Tratándose
de fuente de radiación visible, generalmente extiende su radiación
dentro de una gama de longitudes de onda de 400 a 700 nm aprox. El
tipo de construcción (especialmente el material y la geometría) y
el modo de funcionamiento (especialmente el gas emisor) de la
fuente no son parámetros críticos de la presente invención. Como
ejemplos de fuentes de radiación ultravioleta se puede citar
especialmente las fuentes de baja presión que comprenden un gas de
mercurio, neón, argón, criptón o xenón o sus mezclas, como es bien
conocido por los expertos en la materia. La envolvente de la fuente
puede, de manera convencional, estar constituida por un tubo de
cerámica, de vidrio ordinario (cuarzo fundido o sílice) o de vidrio
de solarización reducida (según la tecnología de fuente de larga
duración desarrollada por la empresa Philips) y, dado el caso,
puede revestirse de fósforo. La potencia nominal de la fuente, es
decir su potencia consumida, no es un parámetro crítico de la
presente invención y puede variar desde 2 hasta 500 vatios aprox.
Sin embargo, debido a la eficacia excepcional del dispositivo
según la invención, no es necesario tener que recurrir a fuentes de
potencia elevada como en la técnica anterior. Tal como lo confirman
las experiencias reportadas en los ejemplos siguientes, es
aconsejable que la fuente proporcione una intensidad luminosa media
sobre el fotocatalizador, es decir una potencia por unidad de
superficie de fotocatalizador iluminada, de aproximadamente 20
hasta 500 mW/cm^{2}, preferentemente de 50 a 300 mW/cm^{2}.
Según la presente invención, la fuente de radiación ultravioleta o
visible puede ser igualmente una fuente de luz natural, que ilumina
desde el exterior del reactor o bien por medio de guías de ondas
con formación eventual de convención térmica.
Según otro modo ventajoso de realización de la
presente invención, el interior del reactor está cubierto por lo
menos parcialmente de una superficie reflectante, es decir capaz de
reflejar una parte sustancial de la radiación ultravioleta o
visible de la fuente, como por ejemplo estar construido con la
ayuda de un material reflectante o de un material recubierto de un
revestimiento reflectante, o bien cubierto de una hoja de aluminio
de poco espesor (25 a 100 \mum aprox.). La naturaleza de la
superficie reflectante no es un parámetro crítico de la presente
invención, salvo en lo que respecta al nivel de reflexión de la
radiación ultravioleta o visible. Según una variante de este modo
de realización, la superficie reflectante puede estar revestida,
preferentemente en una capa muy fina (a fin de no bajar demasiado
el nivel de reflexión de la radiación ultravioleta o visible), de
un catalizador capaz de oxidar por lo menos parcialmente los
contaminantes/impurezas contenidos en el efluente gaseoso bajo la
acción de la radiación ultravioleta o visible de la fuente, es
decir un catalizador de fotooxidación. Este catalizador puede ser
el mismo que el depositado sobre los elementos de soporte o bien
otro catalizador. Preferentemente la superficie reflectante (en
ausencia de depósito de catalizador) procura, en la gama de
longitudes de onda de radiación ultravioleta o visible considerada,
una reflexión superior al 50% aproximadamente (en tal que medida
según cualquiera técnica usual que requiere una esfera de
integración), y más particularmente superior al 80%. Esta
superficie reflectante puede soportar una capa de catalizador de
fotooxidación de espesor tal que sea capaz de absorber más del 65%
aproximadamente de la luz activa desde un punto de vista
fotoquímico. La superficie reflectante, cuando está revestida de un
catalizador tal, proporciona pues preferentemente una reflexión de
la luz fotoquímicamente activa de por lo menos un 20%
aproximadamente y preferentemente por lo menos un 50%
aproximadamente.
El dispositivo según la invención puede además
comprender o estar funcionalmente asociados a medios adecuados para
amplificar un paso turbulento del gas que se trata de depurar dentro
del reactor, como por ejemplo medios de ventilación forzada o medios
de convención térmica. Preferentemente, dichos medios de
amplificación de la turbulencia se colocan en la proximidad de la
entrada del reactor para obtener una mejor eficacia. Por
"funcionalmente asociado a", se entiende que estos medios no
están necesariamente unidos con el reactor por un medio físico de
unión tal como una varilla u otro sistema de sujeción sino que,
por su posicionamiento en relación con el reactor, actúan en
sinergia con los medios de obstrucción para aumentar el índice de
turbulencia (tal como se ha definido más arriba) o el carácter
turbulento del régimen de paso dentro del reactor. En ausencia de
interconexión física entre estos elementos, la presente invención
se refiere pues también a un kit que comprende una parte de los
medios de amplificación de la turbulencia y por otra parte al
dispositivo de depuración del efluente gaseoso como el que se ha
descrito anteriormente. Preferentemente dichos medios de
amplificación de la turbulencia permiten asegurar, solos o en
combinación con los otros elementos presentes en el reactor, a
saber los elementos de soporte y eventualmente las restricciones,
una velocidad lineal media de tránsito (dependiente también del
volumen de gas a tratar) del efluente gaseoso a depurar en el
reactor comprendida entre 0,05 y 10 m por segundo aproximadamente,
preferentemente entre 0,1 y 3 m/s aprox. De forma convencional,
esta velocidad puede medirse mediante cualquier dispositivo
apropiado bien conocido por el experto en la materia, tal como un
anemómetro colocado por ejemplo en la proximidad de la salida del
reactor.
La presente invención se refiere también,
especialmente destinado a los usuarios que desean ensamblar ellos
mismos un dispositivo de depuración de efluente gaseoso a partir de
sus elementos constituyentes, un conjunto de piezas esenciales para
la construcción de un dispositivo como el que se ha descrito
anteriormente. Este conjunto adoptará por ejemplo la forma de un
kit de elementos destinados a constituir, por ensamblaje, un
dispositivo de depuración de un efluente gaseoso que contiene
contaminantes, comprendiendo dicho kit:
- -
- un reactor que tiene un eje longitudinal y que comprende por lo menos una entrada para el gas a depurar y por lo menos una salida para el gas depurado,
- -
- por lo menos una fuente de radiación ultravioleta o visible, y
- -
- por lo menos un elemento de soporte, destinado a estar dispuesto en el interior de un reactor y revestido por un catalizador formando una superficie catalítica expuesta capaz de oxidar por lo menos parcialmente los contaminantes bajo la acción de la radiación ultravioleta o visible emitida por la fuente,
estando caracterizado dicho kit porque comprende
por lo menos dos medios de obstrucción destinados a estar
dispuestos en el interior del reactor, estando previsto cada uno de
dichos medios de obstrucción para obstruir parcialmente el paso del
efluente gaseoso desde dicha entrada hasta dicha salida y para
generar una zona de gas turbulenta de su lado de abajo en relación
con el paso del efluente gaseoso, la superficie de cada uno de
dichos medios de construcción tal que proyectada sobre un plano
ortogonal al eje longitudinal del reactor que ocupa por lo menos
1/3 (un tercio) de la sección interna del reactor disponible para
el paso del efluente gaseoso, y por el hecho de que una superficie
catalítica se dispone en cada dicha zona de gas turbulento de forma
que el paso del gas turbulento sea incidente sobre dicha superficie
catalítica. De este modo, un kit de estas características comprende
en general por lo menos cuatro elementos (reactor, fuente y dos
medios de obstrucción de los cuales uno por lo menos es un elemento
de soporte) así como los medios necesarios para ensamblarlos y las
conexiones eléctricas necesarias para asegurar la alimentación de
la fuente. Puede comprender un número de elementos superior a
cuatro, especialmente si hay más de dos medios de obstrucción y/o
si el kit comprende además medios de amplificación de la
turbulencia tales como los que se han definido anteriormente,
tales como medios de ventilación forzada o de convención térmica.
El kit comprende habitualmente además un manual de instrucciones
dirigido al usuario para explicar y facilitar el método de
ensamblaje de los elementos entre sí. Por motivos de comodidad del
ensamblaje puede ser preferible, en el caso de un kit, que la
fuente sea destinada a ser colocada en el exterior del reactor. El
reactor y los medios de obstrucción del kit pueden comportar cada
una de las características más específicas descritas
anteriormente.
La técnica utilizada para depositar el
catalizador de fotooxidación sobre el elemento de soporte y, dado
el caso, sobre la superficie reflectante, del dispositivo según la
invención no es un parámetro crítico de la presente invención.
Cualquier método conocido para proporcionar un depósito duradero y,
preferentemente, de espesor sensiblemente homogéneo puede
utilizarse en el contexto de la presente invención. Ejemplos no
limitativos de dichos métodos son bien conocidos por los expertos
en la materia e incluyen la deposición química en fase de vapor, el
revestimiento por centrifugación (también conocido bajo el nombre
de "spin coating" consistente en recubrir la superficie de
una placa y hacerla girar rápidamente alrededor de un eje
perpendicular a su superficie y dejar que se extienda una gota de
solución colocada en su centro) y el remojo por inmersión en una
suspensión catalítica en disolvente orgánico seguido de una etapa
de secado a una temperatura que no induzca a una modificación de la
forma cristalina del catalizador, preferentemente una temperatura
comprendida entre aproximadamente 10ºC y 240ºC, y aún más
preferentemente entre aproximadamente 20ºC y 120ºC, siendo la
duración del secado naturalmente en función inversa a la temperatura
de secado. En el método de remojo por inmersión, el ciclo de remojo
y de secado puede repetirse tantas veces como sea necesario hasta
la obtención de la masa de catalizador deseado por unidad de
superficie, que está típicamente entre 0,5 g/m^{2} y 15
g/m^{2}. El método de deposición más apropiado se elegirá,
conforme a los conocimientos generales del experto en la materia,
especialmente en función del espesor de la capa del catalizador
deseada. Habitualmente, la deposición de una capa de catalizador de
espesor comprendido entre aproximadamente 1 \mum y 5 \mum es
satisfactorio para alcanzar los objetivos de la presente
invención.
La naturaleza del catalizador de fotooxidación
depositado sobre el elemento de soporte del dispositivo según la
invención y/o utilizado en el procedimiento según la invención no
es un parámetro crítico de la presente invención. Bajo el efecto de
una radiación ultravioleta o visible, todo catalizador de tipo
semiconductor conocido para oxidar especies oxidables presentes en
estado de impurezas en un gas puede utilizarse en el contexto de
la presente invención. La bibliografía proporciona numerosos
ejemplos de dichos catalizadores, entre los cuales se encuentran
los dióxidos de titanio, de silicio, de estaño y de circonio, el
óxido de zinc, los trióxidos de tungsteno y de molibdeno, el óxido
de vanadio, el carburo de silicio, los sulfuros de zinc y de
cadmio, el seleniuro de cadmio, sus mezclas en todas las
proporciones y sus soluciones sólidas. Además, estos catalizadores
se pueden estimular mediante la adición de pequeñas proporciones
(es decir hasta un 10% en peso) de otros metales o de compuestos
de otros metales tales como metales preciosos, particularmente el
platino, el oro y el paladio, o tierras raras (tales como el niobio
y el rutenio). Dado el caso, el catalizador de fotooxidación puede
deponerse sobre un soporte tal como una zeolita, por ejemplo la
mordenita. En el caso del óxido de titanio, el catalizador puede
prepararse también, según las técnicas bien conocidas por el
experto en la materia, adoptando la forma de aerogel que tenga una
superficie específica elevada. Gracias a la eficacia excepcional
del dispositivo según la invención, no es necesario sin embargo
tener que recurrir a catalizadores de actividad muy elevada, de
fabricación compleja y/o de precio elevado, y el dióxido de titanio
en su forma cristalina anatasa generalmente va bien.
Según otro aspecto, la invención se refiere
también a un dispositivo de depuración de un efluente gaseoso que
contiene contaminantes, que comprende:
- -
- un reactor que tiene un eje longitudinal y que comprende por lo menos una entrada para el gas que se ha de depurar y por lo menos una salida para el gas depurado,
- -
- por lo menos una fuente de radiación ultravioleta o visible, y
- -
- por lo menos un elemento de soporte, dispuesto en el interior del reactor y revestido de un catalizador formando una superficie catalítica expuesta y capaz de oxidar por lo menos parcialmente los contaminantes bajo la acción de radiación ultravioleta o visible proporcionada por la fuente realizando dicho elemento de soporte la función de restricción al paso del efluente gaseoso,
que se caracteriza porque el reactor está
sometido a un régimen turbulento del paso del efluente gaseoso que
se ha de depurar definido por un índice de turbulencias calculado
según la fórmula I_{T} = Re*N / \beta f en la cual
- -
- Re* es un número expresado por Re* = (4 \rho V_{m} S)/(P v),
- -
- \beta = s / S es un parámetro de porosidad cuyo valor es igual a 1 si no hay ninguna restricción en el interior del reactor,
- -
- f es un factor de fricción correspondiente a la relación entre todas las superficies presentes en el reactor y la superficie desarrollada por el reactor en ausencia de restricción(es), igual al \Sigma de superficies internas desarrolladas por el reactor/superficie de un cilindro de perímetro P,
- -
- S es la superficie media de la sección ortogonal interna del reactor en ausencia de restricción(es)
- -
- \rho es la masa volumétrica del efluente gaseoso que se trata de depurar,
- -
- V_{m} es la velocidad media del efluente gaseoso que se trata de depurar paralelamente al eje longitudinal del reactor,
- -
- P es la suma del perímetro interno medio del reactor y del perímetro externo medio de la envolvente geométrica más pequeña que comprende la(s) fuente(s) de radiación, cuando ésta(s) está(n) dispuesta(s) en el interior del reactor,
- -
- v es la viscosidad dinámica del efluente gaseoso que se trata de depurar,
- -
- N es el número de restricciones en el reactor o bien, en ausencia de restricción, es igual a 1, y
- -
- s es la superficie media de la abertura definida por la sección ortogonal interna del reactor con el máximo de restricciones, por lo menos igual a 2000.
Cada uno de los términos utilizados en la
definición de este otro aspecto de la invención debe entenderse de
acuerdo con las explicaciones detalladas anteriormente.
Según otro aspecto adicional, la presente
invención se refiere también a un procedimiento de depuración de un
efluente gaseoso que utiliza un dispositivo de depuración tal como
el que se ha descrito en detalle anteriormente. Un dispositivo de
estas características hace que dicho procedimiento sea adecuado
para depurar el efluente gaseoso de manera extremadamente eficaz,
tanto para la proporción de contaminantes eliminados como para la
velocidad de eliminación. De manera habitual en la técnica, esta
eficacia puede expresarse en términos de velocidad de oxidación de
una proporción determinada de una impureza-modelo.
Por convención, se elige la velocidad media de oxidación de 90% de
una impureza-modelo constituida por acetona, medida
en las condiciones normalizadas mencionadas anteriormente. Habiendo
elegido esta convención, será posible elegir la expresión de la
velocidad referida a cada parámetro del dispositivo y del
procedimiento según la invención, a saber la potencia de la fuente,
la superficie catalítica total expuesta, la masa de catalizador o la
duración de exposición, y también referida a cualquier combinación
de dos o más de estos parámetros.
Este modo de expresión de la eficacia no
significa ni que la invención se limite a la depuración de acetona
ni que velocidades aún superiores a las mencionadas anteriormente
no puedan ser alcanzadas, en las condiciones estándar mencionadas
anteriormente para la depuración de otros compuestos orgánicos. Se
indicará a continuación algunos valores de la eficacia para otros
componentes orgánicos corrientes tales como el amoniaco, el
isopropanol o la etilamina.
En referencia a un primer modo de expresión de
la eficacia, la invención permite alcanzar una velocidad media de
por lo menos aproximadamente 1 \mumol de
impureza-modelo por hora, por vatio de potencia de
la fuente y por unidad (gramo por metro cuadrado) de densidad
superficial del catalizador. Preferentemente esta velocidad es de
por lo menos 5 \mumoles de impureza-modelo, y
puede alcanzar sin dificultad hasta aproximadamente 50 \mumoles de
impureza-modelo por hora, por vatio de potencia de
la fuente y por unidad (gramos por metro cuadrado) de densidad
superficial del catalizador. Velocidades (calculadas al 90% de
oxidación) dentro de una gama de aproximadamente 4 hasta 60
\mumoles de impureza por hora, por vatio de potencia de la fuente
y por unidad (gramos por metro cuadrado) de densidad superficial
del catalizador son factibles sin dificultad para componentes
orgánicos tales como el amoniaco, el isopropanol o la
etilamina.
En referencia a un segundo modo de expresión de
la eficacia, la invención permite alcanzar una velocidad media de
por lo menos aproximadamente 300 \mumoles de
impureza-modelo por hora, por vatio de potencia de
la fuente y por metro cuadrado de superficie de elemento de soporte
iluminado por la fuente. Preferentemente esta velocidad es de por
lo menos aproximadamente 500 \mumoles de
impureza-modelo, y puede alcanzar sin dificultad
hasta aproximadamente 3.000 \mumoles de
impureza-modelo por hora, por vatio de potencia de
la fuente y por metro cuadrado de superficie del elemento de
soporte iluminado por la fuente. Velocidades (calculadas al 90% de
oxidación) aún mucho más elevadas, que van desde aproximadamente
4.000 hasta 20.000 \mumoles de impureza por hora, por vatio de
potencia de la fuente y por metro cuadrado de la superficie y por
elemento de soporte iluminado por la fuente se pueden conseguir sin
dificultad con componentes orgánicos tales como el amoniaco, el
isopropanol o la etilamina.
En referencia a un tercer modo de expresión de
la eficacia, la invención permite alcanzar una velocidad media de
por lo menos aproximadamente 100 \mumoles de
impureza-modelo por hora, por vatio de potencia de
la fuente y por gramo de catalizador. Preferentemente esta velocidad
es de por lo menos aproximadamente 200 \mumoles de
impureza-modelo, y puede alcanzar sin dificultad
hasta aproximadamente 2.500 \mumoles de
impureza-modelo por hora, por vatio de potencia de
la fuente y por gramo de catalizador. Velocidades medias de
oxidación fotocatalítica (calculadas al 90% de oxidación) aún mucho
más elevadas, que van aproximadamente de 1.500 a 4.000 \mumoles
de impureza por hora, por vatio de potencia de la fuente y por
gramo del catalizador se pueden conseguir con componentes orgánicos
tales como el amoniaco, el isopropanol o la etilamina.
Con referencia a un cuarto modo de expresión de
la eficacia, la invención permite alcanzar una velocidad media de
por lo menos aproximadamente 2 \mumoles de
impureza-modelo por hora, por vatio de potencia de
la fuente. Preferentemente esta velocidad es de por lo menos
aproximadamente 10 \mumoles de impureza-modelo, y
puede alcanzar sin dificultad hasta aproximadamente 70 \mumoles de
impureza-modelo por hora y por vatio de potencia de
la fuente. Velocidades (calculadas al 90% de oxidación) dentro de
una gama de aproximadamente 50 hasta 400 \mumoles de impureza por
hora y por vatio de potencia de la fuente se pueden conseguir sin
dificultad con componentes orgánicos tales como el amoniaco, el
isopropanol o la etilamina.
El gas tratado en el procedimiento según la
invención puede ser cualquier efluente gaseoso cargado de
contaminantes e impurezas que se desea eliminar, siempre que este
efluente contenga una proporción de oxígeno suficiente para
permitir que se produzca la fotooxidación catalítica. Un efluente
gaseoso preferido para la puesta en práctica de la invención está
constituido principalmente por aire. En la mayor parte de los casos,
se trata de aire contaminado por contaminantes gaseosos o altamente
volátiles. No obstante también puede tratarse de gases
industriales distintos del aire que contienen, en una etapa
específica de un proceso industrial, impurezas indeseables. Si es
necesario, se puede inyectar en el efluente gaseoso a tratar una
cantidad apropiada de oxígeno o de otra especie oxidante como el
ozono. Como ejemplos no limitativos de contaminantes eliminables
gracias al procedimiento según la invención, se pueden citar todas
las clases de compuestos orgánicos volátiles tales como
hidrocarburos alifáticos saturados (tales como metano, propano,
hexano, octano, etc.) e insaturados (tales como el butadieno 1,3) e
hidrocarburos aromáticos (tales como benceno, tolueno, xilenos)
ligeros (es decir que tienen hasta 8 átomos de carbono
aproximadamente), hidrocarburos halogenados (tales como por ejemplo
el tricloroetileno), hidrocarburos oxigenados (en particular
alcoholes tales como metanol, etanol, isopropanol, butanol;
cetonas tales como la acetona y la hexanona; aldehídos tales como
formaldehído, acetaldehído, propionaldehído y butiraldehído; éteres
tales como el dietileter; fenoles y fenoles clorados), aminas
(tales como trimetilamina, etilamina y piridina), dioxinas,
triacinas, bifenilos policlorados, cianuros, hidrocarburos
azufrados (tales como el metilmercaptano), así como compuestos no
orgánicos tales como el amoniaco, el sulfuro de hidrógeno, el
monóxido de carbono, compuestos nitrogenados (óxidos de nitrógeno),
sulfitos, etc. y mezclas de tales compuestos en todas las
proporciones.
El procedimiento según la invención es aplicable
a la depuración de contaminantes en concentraciones muy variables
en relación con el efluente gaseoso que se trata de depurar. Por
ejemplo estas concentraciones varían dentro de una gama que va
desde aproximadamente 0,001 hasta 100.000 ppmv (partes por millón
en volumen), preferentemente desde 0,01 hasta 20.000 ppmv, y aún
más preferentemente desde 0,5 hasta 5.000 ppmv aproximadamente. Por
otra parte, el procedimiento según la invención es aplicable
dentro de una amplia de temperaturas (p.ej. entre 0º y 70ºC
aproximadamente, preferentemente entre 15º y 50ºC) y de presiones.
La temperatura óptima para la puesta en práctica del procedimiento
depende también de la concentración saturante de contaminante en el
efluente gaseoso a tratar, siendo la relación entre estos dos
parámetros muy conocida por los expertos en la materia. Ni que
decir tiene que el procedimiento según la invención preferentemente
se pone en práctica a temperatura ambiente y bajo la presión
atmosférica. La temperatura máxima de ejecución del procedimiento
dependerá muy a menudo de la temperatura óptima de funcionamiento
de la fuente de radiación ultravioleta o visible elegida.
El procedimiento según la invención presenta
numerosas ventajas (rapidez de depuración, eficacia muy
satisfactoria incluso en presencia de catalizadores ordinarios y
poco costosos, dispositivo compacto, modular y de fabricación
simple, adaptación a contaminantes variados) que le hacen
particularmente adecuado para el tratamiento del aire en numerosos
ambientes tales como habitaciones, vehículos de transporte
individual por carretera (automóviles, camiones) o colectivo sobre
rieles (trenes, metro, tranvías) y por aire (aviones), las granjas
de cría de animales, las zonas de almacenamiento, los armarios
frigoríficos domésticos e industriales, así como para el
tratamiento de efluentes gaseosos en reactores en químicos o
biológicos. Además es perfectamente compatible con otros
procedimientos del tratamiento del aire, tales como el
acondicionamiento (por calentamiento o enfriamiento) del aire, con
los cuales se puede combinar en un solo y mismo dispositivo.
La presente invención se ilustra ahora mediante
los ejemplos no limitativos siguientes.
5 g de dióxido de titanio (disponible
comercialmente bajo la referencia P25 de la marca Degussa, y que
comprende aproximadamente el 20% de rutilo y el 80% de anatasa) o,
como se precisa en cada uno de los ejemplos siguientes, de otro
catalizador de fotooxidación a base de óxido(s)
semi-conductor(es), se pone en suspensión en
500 ml de alcohol con la ayuda de un baño de ultrasonidos de marca
Bransonic de una potencia de 130W para un contenido de 5,5 litros.
La suspensión obtenida, estable durante un período de varias
semanas, se utiliza luego para el revestimiento de elementos de
soporte de catalizador de naturaleza y número diversos, por ejemplo
en aluminio o en papel. Estos elementos pueden ser aletas
longitudinales según la técnica anterior (ejemplo 8) o bien
arandelas según la invención (otros ejemplos). El revestimiento se
efectúa mojando rápidamente el elemento de soporte, bajo
ultrasonidos, en la suspensión de catalizador y luego secándolo a
una temperatura de aproximadamente 70ºC. El ciclo de mojado y
secado se repite hasta la obtención de la masa de catalizador
deseada.
Este primer modo de realización se describe
haciendo referencia a la representación en perspectiva de la figura
1. Arandelas (2), de 35 mm de diámetro exterior que llevan un
orificio circular (3) de 15 mm de diámetro en su centro se obtienen
primeramente mediante corte o bien de hojas de aluminio de un
espesor de 100 \mum desengrasadas con metanol, o bien de filtros
de papel (Whatman nº 5) revestidos luego de catalizador conforme al
método del ejemplo 1.
Un reactor cilíndrico (1) de vidrio de 25 cm de
longitud y 4 cm de diámetro interior está provisto de arandelas (2)
- de las que se representan seis en la figura 1- que juegan el
papel de soportes catalíticos, colocados a lo largo de una fuente
(4) constituida por un tubo fluorescente (UV A Clec 15 vatios,
comercializado por Philips) de 15 mm de diámetro y espaciadas entre
sí aproximadamente 12 mm. Un reflector (5) puede instalarse contra
la pared interna del reactor (1). Un ventilador (6) y un filtro
(7) se colocan en los extremos del reactor (1).
Este segundo modo de realización se describe
haciendo referencia a la figura 2 que ofrece una representación en
perspectiva (vista desde arriba) y un corte longitudinal (visto
desde abajo). Comprende, además de los elementos ya presentes en la
figura 1 referenciados con los mismo números y de las mismas
dimensiones que en el ejemplo 2, desviadores (8) formados por
arandelas de 4 cm de diámetro exterior para una abertura interna de
2 cm de diámetro. Estos desviadores (medios de obstrucción) están
insertados cada dos arandelas (2) y están en contacto directo con
la pared del reactor (1). Un ventilador (6) y un filtro (7) (no
representados en la figura 2) pueden colocarse en los extremos del
reactor (1) como en el ejemplo 2.
(Comparativo)
Un reactor de las mismas dimensiones exteriores
que el de los ejemplos 2 y 3 y conforme a la patente U.S. nº
5.790.934 se describe haciendo referencia a la figura 3 que
proporciona una representación en perspectiva con corte transversal
(vista desde arriba) y una representación en perspectiva abierta
(vista desde abajo). Comprendiendo los elementos ya presentes en la
figura 1 y referenciados mediante los mismos números, se ha
obtenido sustituyendo las arandelas (2) por seis aletas (9)
longitudinales, equidistantes (es decir formando entre ellas un
ángulo de 60 grados), dispuestas de manera radial en relación al
tubo (4) y ocupando todo el espacio entre el tubo (4) y el
reflector (5) aplicado contra la cara interna del reactor (1). Un
ventilador (6) y un filtro (7) (no representados en la figura 3)
pueden colocarse en los extremos del reactor (1), como en el
ejemplo (2).
La eficacia de la presente invención para la
depuración de la acetona se compara con la de la técnica dada a
conocer en la solicitud de patente WO 99/24277. A este efecto se
realiza un montaje experimental en circuito cerrado, representado
en la figura 4, similar al de la figura 1 de dicho documento
anterior y que comprende un dispositivo análogo al modo de
realización del ejemplo 2. Por esta razón, los números de
referencia en la figura 4 designan los mismos elementos que en la
figura 1, a saber el reactor (1), las arandelas (2), la fuente
fluorescente (4) y el reflector (5). Este dispositivo es un
circuito con una bomba (10) y una ampolla de gas (11). La acetona
se inyecta en la ampolla (11) donde se vaporiza antes de ponerse en
presencia del catalizador. El caudal de circulación del gas es de
aproximadamente 0,5 litros por minuto. En este montaje, se utilizan
10 arandelas de papel de filtro (Whatman nº 5) revestidas de
catalizador conforme al procedimiento del ejemplo 1. Sin embargo el
catalizador utilizado no es el dióxido de titanio P25 sino un
sol-gel TiO_{2} preparado de la forma siguiente:
a 9 ml de tetraetóxido de titanio
Ti(OC_{2}H_{5})_{4} de la marca Aldrich se
añade progresivamente, en un 1 recipiente de vidrio y bajo agitación
magnética, 11 ml de alcohol y luego 12,5 ml de agua. La agitación
se mantiene durante una hora después de la cual el producto se
madura a 70ºC durante 17 horas. A continuación, una calcinación a
400ºC durante 2 horas permite obtener 3 gramos de polvo de anatasa
que, antes de su colocación sobre el soporte, se tritura
ligeramente.
Como en el modo de operación del documento
anterior:
- -
- la concentración inicial en acetona es igual a aproximadamente 77.000 ppmv (partes por millón en volumen),
- -
- El sistema se estabiliza primero durante 10 horas con la fuente UV apagada, lo que permite observar (véase tabla 1 siguiente) una fuerte absorción de la acetona en el catalizador y las diversas superficies internas del dispositivo antes de la reacción.
Cuando el sistema está equilibrado, la fuente se
enciende y las tomas de muestras se efectúan a intervalos regulares
y se analizan por cromatografía en fase gaseosa acoplada a un
espectrómetro de masa para seguir la evolución de la eliminación de
la acetona y la producción de subproductos en trazas (acetaldehído
y formaldehído) y productos de mineralización (CO_{2} y
H_{2}O).
Las condiciones de operación así como los
resultados obtenidos descritos en el documento anterior (páginas 13
a 22, figura 15B para la anatasa, figura 17A para el aerogel) por
una parte y observadas en el presente ejemplo por otra parte se
resumen en la tabla 1 siguiente. A partir del instante que comienza
la oxidación fotocatalítica bajo la acción de la radiación
ultravioleta (t = 10 horas), se observa que el tiempo necesario
para la desaparición del 90% de la acetona es de 90 minutos según
la invención y de 15 horas empleando el aerogel de la solicitud de
patente WO 99/24277, mientras que solamente aproximadamente el 85%
de la acetona ha desaparecido después de 30 horas empleando la
anatasa del mismo documento anterior. Teniendo en cuenta la
cantidad de catalizador y la potencia de iluminación puestas en
juego, la velocidad de oxidación permitida por el ejemplo según la
invención es siempre, cualquiera que sea el modo de expresión de
esta velocidad, por lo menos 17 veces superior a la demostrada por
el estado de la técnica.
| WO 99/24277 | WO 99/24277 | Ejemplo 5 | |
| Tipo de dióxido de titanio | anatasa | aerogel | anatasa (sol-gel) |
| Masa (g) de catalizador | 3.4 | 1.33 | 0.060 |
| Superficie específica (m^{2}/g) del catalizador | 80 | 423 | 150 |
| Superficie iluminada (cm^{2}) | 48,5 | 26,6 | 157 |
| Potencia de la fuente UV (W) | 300 | 300 | 15 |
| Volumen del sistema (ml) | 300 | 300 | 600 |
| Volumen inicial de acetona_{li} (ml) | 0.075 | 0.075 | 0.140 |
| Concentraciones de acetona (\mumoles/l) | |||
| \hskip0.5cm - inicial | 3000 | 3000 | 3200 |
| \hskip0.5cm - después de 10 horas | 2400 | 240 | 320 |
| \hskip0.5cm - después de 11,5 horas | 2130 | 216 | 32 |
| \hskip0.5cm - después de 25 horas | 780 | 24 | n.d. |
| \hskip0.5cm - después de 40 horas | 350 | 10 | n.d. |
| Velocidad al 90% de oxidación | |||
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W/g | 0,067 (*) | 0,036 | 213 |
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W/m^{2} | 47 (*) | 18 | 815 |
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W/g/m^{2} | 13,8 (*) | 13,6 | 13600 |
| \hskip0.5cm - en \mumol.cm^{2}/h/W/g | 3,3 (*) | 0,96 | 33500 |
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W | 0,228 (*) | 0,048 | 12,8 |
| n.d.: no detectable | |||
| (*) velocidad al 85% de oxidación después de 30 horas de iluminación |
Dos configuraciones A y B de un reactor conforme
al primer modo de realización de la invención (ejemplo 2, figura 1)
se evalúan en un recipiente paralelipipédico de dimensiones 1 m x 1
m x 0,6 m cerrado herméticamente, recubierto de hojas de
polifluoruro de vinilo Tediar a fin de limitar la adsorción sobre
las paredes, y cuyo volumen interno libre es de 450 litros. En cada
variante, el reactor está provisto de 15 arandelas de aluminio
recubiertas de TiO_{2} (18 mg en total) conforme al ejemplo 1 y
espaciadas aproximadamente 1,5 cm. En la configuración A, el reactor
(1) no lleva reflector. En la configuración B, el reactor (1) lleva
un reflector (5) de aluminio de 100 \mum de espesor colocado
contra su pared interna. Cada configuración de reactor se coloca
por turno en el recinto cerrado de 450 l y se conecta a un primer
ventilador permitiendo reciclar varias veces el aire del recipiente
a través de la zona de fotocatálisis. 0,65 g de acetona (lo que
corresponde a una concentración inicial de 555 ppmv) se vierten en
el recipiente y se homogeneizan mediante un segundo ventilador. La
fuente (4) se enciende cuando la concentración de acetona en el
recipiente se ha estabilizado, es decir aproximadamente 15 minutos
después de la introducción de la acetona. La velocidad lineal media
del aire en el reactor es de 1,1 m/s, lo que supone un tiempo
medio de residencia de 0,22 s. Teniendo en cuenta una viscosidad
dinámica de 0,000018 Pa.s y una masa volumétrica del aire de 1,2
kg/m^{3}, resulta fácil calcular que el índice de turbulencia,
definido por la fórmula I_{T} = Re* x N (\beta x f), de las
configuraciones A y B del reactor es igual a 96.775 (a este efecto,
se verificará primeramente que Re* = 2.719, \beta = 0,27 y f =
1,55).
El seguimiento de la evolución del sistema se
realiza mediante un cromatógrafo en fase gaseosa Quad de la marca
Agilent trabajando simultáneamente sobre tres columnas (una columna
OV1 para seguir la acetona, un tamiz molecular de 5 angstroms para
seguir el oxígeno y una columna PPQ para la detección del gas
carbónico) y la concentración normalizada en acetona viene
representada en la figura 5. Se observa así que el 50% de la
acetona ha desaparecido después de 1400 minutos para el reactor con
reflector (curva 2) y después de 2250 minutos solamente para el
reactor sin reflector (curva 1). La tabla 2 siguiente indica, según
diferentes modos de expresión, la velocidad de desaparición de la
acetona en el origen por una parte y después del 50% de oxidación
por otra parte, expresada en condiciones estándar.
| Configuración | A | B |
| Velocidad inicial | ||
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W/g | 765 | 3440 |
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W/m^{2} | 585 | 2630 |
| \hskip0.5cm - en \mumol.m^{2}/h/W/g | 18 | 81 |
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W | 14 | 62 |
| Velocidad al 50% de oxidación | ||
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W/g | 550 | 890 |
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W/m^{2} | 420 | 680 |
| \hskip0.5cm - en \mumol.m^{2}/h/W/g | 13 | 21 |
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W | 10 | 16 |
\vskip1.000000\baselineskip
En el mismo recipiente de 450 litros que el
ejemplo 6 pero utilizando 2,7 g de acetona (por tanto una
concentración inicial de 2.300 ppmv), se coloca un reactor de
configuración similar a la del primer modo de realización de la
invención (ejemplo 2, figura 1) pero de dimensiones diferentes.
Este reactor tubular de aluminio, cuya cara interior presenta una
buena reflectividad a la luz, tiene un diámetro interior de 13 cm y
una longitud de 90 cm. Dos tubos fluorescentes de 20 W se
posicionan axialmente el uno detrás del otro. 20 arandelas de
papel de 11 cm de diámetro exterior, taladradas en su centro a la
dimensión (26 mm) de los tubos fluorescentes y espaciadas 4,5 cm,
se revisten de TiO_{2} conforme al método del ejemplo 1 y
soportan un peso total de catalizador de 1,3 g. La velocidad media
de gas es de 1,5 m/s, lo que supone un tiempo medio de residencia
de 0,6 s. En estas condiciones, es fácil de calcular que el índice
de turbulencia, definido por la fórmula I_{T} = Re* x N /(\beta
x f), de esta configuración de reactor es igual a 474.758 (a este
efecto, se verificará primeramente que Re* = 12.737, \beta = 0,3 y
f = 1,81).
Para memorización, la mineralización total de la
acetona corresponde a la ecuación siguiente:
CH_{3}COCH_{3}+4O_{2} \rightarrow
3CO_{2}+3H_{2}O
La figura 6 presenta la evolución experimental
(curva 1) de CO_{2} producida (expresada en ppmv), en función de
la acetona consumida (también expresada en ppmv), en relación con
la evolución teórica (curva 2) resultante de esta ecuación y
muestra pues una mineralización total de acetona. La producción de
CO_{2} ligeramente superior al valor teórico al final de la
experiencia se explica por la presencia de arandelas de papel que
se degradan ligeramente en contacto con el TiO_{2}. Este ejemplo
ilustra que la mineralización completa de la acetona es posible con
un tiempo de residencia suficientemente importante dentro del
reactor.
(Comparativo)
Se utiliza un reactor conforme al ejemplo 4, que
posee seis aletas que tienen cada una de ellas una longitud de 25
cm (es decir la longitud total del reactor) y una anchura de 1,25
cm, estando toda la superficie interna (superficie activa expuesta
a la radiación: 765 cm^{2}) cubierta de dióxido de titanio
(cantidad total: 100 mg) y equipado con un ventilador. Este reactor
se coloca en el recipiente de 450 litros del ejemplo 6 y se pone en
funcionamiento en las condiciones siguientes:
- -
- cantidad de acetona: 2,6 g (concentración inicial de 2.220 ppmv)
- -
- velocidad del gas: 1,2 m/s.
En estas condiciones, es fácil calcular que el
índice de turbulencia, definido por la fórmula I_{T} = Re* x N
/(\beta x f), de esta configuración de reactor es igual a 1.588
(a este efecto, se verificará primeramente que Re* = 2.966 y f =
1,87 y se considera que N = 1 y \beta = 1, es decir que las aletas
no inducen una reducción significativa de la superficie
perpendicular a la dirección de circulación.
La figura 7 presenta la evolución experimental
(curva 1) de CO_{2} producida (expresada en ppmv) en función de
la acetona consumida (también expresada en ppmv), en relación con la
producción teórica (curva 2) correspondiente a una mineralización
completa según la ecuación anteriormente citada. Muestra pues que,
contrariamente al dispositivo según la invención (ejemplo 7), el
reactor de aletas está totalmente inactivo con respecto a la
mineralización de la acetona. Según toda verosimilitud, la acetona
simplemente se degrada entonces en formaldehído y acetaldehído o
bien queda fijada sobre el catalizador.
Un reactor conforme a la configuración B del
ejemplo 6 se estudia en las condiciones de este ejemplo (0,65 g de
acetona en 450 litros de aire, es decir una concentración inicial
de 555 ppmv), siendo el tiempo de residencia medio del gas en el
reactor de 0,18 s. Sin embargo, a diferencia del ejemplo 6, el
reflector de este reactor se ha recubierto de una capa muy fina de
TiO_{2}, correspondiente a 3 mg para 315 cm^{2} de
reflector.
La figura 8 presenta la evolución de la
degradación de la acetona (expresada en concentración normalizada,
es decir en concentración relativa respecto a la concentración
inicial) en función del tiempo para el reflector no revestido de
catalizador (curva 1 ya presentada en la figura 5) por comparación
al reflector revestido de catalizador (curva 2). Se constata una
mejora espectacular de las prestaciones del reactor puesto que se
obtiene una eliminación total de la acetona después de 3200 minutos
y puesto que una eliminación del 80% de la acetona se obtiene
después de 1800 minutos en presencia del catalizador sobre el
reflector (en lugar de 3400 minutos en ausencia de catalizador
sobre el reflector). Por otra parte no se descubre ninguna traza de
producto intermedio de la fase gaseosa cuando toda la acetona se ha
consumido, indicando una perfecta mineralización de este
compuesto.
La tabla 3 siguiente indica, según los
diferentes modos de expresión ya utilizados anteriormente, la
velocidad de desaparición de la acetona en el origen por una parte
y después del 80% de oxidación por otra parte, expresada en
condiciones estándar.
Estos resultados ponen de manifiesto que el
reflector revestido de una capa muy fina de catalizador que permite
reflexiones múltiples para cada rayo hace aumentar la superficie
activa expuesta a la radiación e induce una explotación casi total
de la radiación luminosa, optimizando de este modo la utilización
de la energía luminosa emitida por el tubo fluorescente así como la
excitación del fotocatalizador.
| Reflector | No revestido | Revestido |
| Velocidad inicial | ||
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W/g | 3440 | 1970 |
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W/m^{2} | 2630 | 750 |
| \hskip0.5cm - en \mumol.m^{2}/h/W/g | 81 | 108 |
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W | 62 | 41 |
| Velocidad al 80% de oxidación | ||
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W/g | 590 | 950 |
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W/m^{2} | 450 | 845 |
| \hskip0.5cm - en \mumol.m^{2}/h/W/g | 14 | 22 |
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W | 10,6 | 20 |
Un reactor conforme al segundo modo de
realización de la invención (ejemplo 3, figura 2), que posee 15
arandelas revestidas de 18 mg de TiO_{2}, se instala en el
recipiente de 450 litros del ejemplo 6 y se pone en funcionamiento
con una cantidad de acetona de 0,66 g y un tiempo medio de
permanencia de 0,62 s. Las paredes y los desviadores de este
reactor se realizan con material reflectante pero no se recubren
con TiO_{2}.
La figura 9 presenta la evolución de la
degradación de la acetona (expresada en concentración normalizada)
en función del tiempo (curva 2), comparada con la del ejemplo 6
(curva 1). Las prestaciones del reactor mejoran espectacularmente
puesto que una eliminación total de la acetona se obtiene después
de 3300 minutos y puestos que una eliminación del 80% de la acetona
se obtiene después de transcurridos 1850 minutos solamente en
presencia de desviadores (en lugar de 3400 minutos con ausencia de
desviadores). La tabla 4 siguiente indica, según diferentes modos
de expresión, la velocidad de desaparición de la acetona en el
origen por una parte y después del 80% de oxidación (sin
desviadores) o bien 90% de oxidación (con desviadores) por otra
parte, expresada en condiciones estándar.
| Configuración | Con desviadores | Sin desviadores |
| Velocidad inicial | ||
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W/g | 1530 | 3440 |
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W/m^{2} | 1170 | 2630 |
| \hskip0.5cm - en \mumol.m^{2}/h/W/g | 36 | 81 |
| \hskip0.5cm - en \mumole/h/W | 28 | 62 |
| Velocidad al 90% de oxidación | ||
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/M/g | 1000 | 600 (*) |
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W/m^{2} | 765 | 457 (*) |
| \hskip0.5cm - en \mumol.m^{2}/h/W/g | 24 | 14 (*) |
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W | 18 | 11 (*) |
| (*) velocidad al 80% de oxidación después de 3400 minutos de iluminación |
Ejemplos 11 y
12
Se efectúa la degradación fotocatalítica del
amoniaco (en tanto que contaminante del aire) en un reactor
conforme al primer modo de realización de la invención (ejemplo 2,
figura 1) y utilizando el montaje de la figura 4 (es decir un
volumen de 0,6 1). El número N de arandelas, la cantidad inicial de
contaminante (expresada en \mumoles) y la masa total de
catalizador depositado sobre las arandelas (expresado en mg) se
mencionan en la tabla 5 siguiente. La misma tabla indica los
resultados de estas experiencias, a saber la duración t (expresada
en minutos) una vez transcurrida la cual la cantidad de
contaminante se ha reducido en 90% en las condiciones estándar, a
partir de la cual se calculan los diferentes modos de expresión de
la velocidad con la cual el 90% de contaminante se ha degradado. El
catalizador utilizado en el ejemplo 11 es el dióxido de titanio
P25 del ejemplo 1. El catalizador utilizado en el ejemplo 12 es el
TiO_{2} sol-gel del ejemplo 5. Estos ejemplos
ponen de manifiesto que el amoniaco puede depurarse del aire
empleando cantidades muy débiles de catalizador y con velocidades
muy superiores a las observadas para la acetona.
Ejemplos 13 y
14
Se efectúa la degradación fotocatalítica del
isopropanol (en tanto que contaminante del aire) en un reactor
conforme al primer modo de realización de la invención (ejemplo 2,
figura 1) y utilizando el montaje de la figura 4, siendo el
catalizador utilizado el dióxido de titanio P25 del ejemplo 1,
haciendo variar el número N de arandelas y la masa catalítica. Los
resultados de estas experiencias se indican en la tabla 5 siguiente
y ponen de manifiesto que el isopropanol puede depurarse del aire
empleando cantidades muy débiles de catalizador y con velocidades
muy superiores a las observadas para la acetona.
Ejemplos 15 y
16
Se efectúa la degradación fotocatalítica de la
etilamina (en tanto que el contaminante del aire) en un reactor
conforme al primer modo de realización de la invención (ejemplo 2,
figura 1) y utilizando el montaje de la figura 4, con la excepción
del hecho de que el tubo fluorescente UV se reemplaza por una
fuente de potencia de 8 vatios que emite luz visible y
comercializada por la empresa Sylvania bajo la referencia 133. El
catalizador utilizado en el ejemplo 15 es el dióxido de titanio P25
del ejemplo 1. El catalizador utilizado en el ejemplo 16 es el
TiO_{2} sol-gel del ejemplo 5. Los resultados de
estas experiencias vienen indicadas en la tabla 5 siguiente y
ponen de manifiesto que la etilamina puede depurarse del aire bajo
el efecto de la radiación visible empleando cantidades muy débiles
de catalizador y con velocidades muy superiores a las observadas
para la acetona.
| Ejemplo | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| Contaminante (\mumoles) | 2230 | 705 | 1290 | 1290 | 1770 | 885 |
| N arandelas | 10 | 10 | 6 | 12 | 10 | 10 |
| Catalizador (mg) | 133 | 50 | 12 | 60 | 60 | 65 |
| T_{90%} (minutos) | 25 | 20 | 100 | 35 | 120 | 30 |
| Velocidad (90%) | ||||||
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W/g | 2415 | 2538 | 3870 | 2210 | 1660 | 3060 |
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W/m^{2} | 20070 | 7930 | 4840 | 6910 | 6220 | 12400 |
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W/g/m^{2} | 150900 | 158600 | 403000 | 115000 | 103700 | 191500 |
| \hskip0.5cm - en \mumol.m^{2}/h/W/g | 39 | 41 | 37 | 42 | 27 | 49 |
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W | 357 | 141 | 52 | 148 | 111 | 221 |
Ejemplos 17 a
20
Se efectúa la degradación fotocatalítica de 1380
\mumoles de acetona en tanto que contaminante del aire en un
reactor conforme al primer modo de realización de la invención
(ejemplo 2, figura 1) y utilizando el montaje de la figura 4 (es
decir un volumen de 0,6 litros, suponiendo pues una concentración
inicial de acetona de 50.000 ppmv), siendo el catalizador
utilizado el dióxido de titanio P25 del ejemplo 1 (para los
ejemplos 17 y 18) o bien el TiO_{2} sol-gel del
ejemplo 5 (para los ejemplos 19 y 20), haciendo variar el número N
de arandelas y la masa catalítica. Los resultados de estas
experiencias vienen indicados en la tabla 6 siguiente.
Ejemplos 21 y
22
Se efectúa la degradación fotocalítica de 11190
\mumoles de acetona en tanto que contaminante del aire en un
reactor conforme al primer modo de realización de la invención
(ejemplo 2, figura 1), llevando 15 arandelas (soportando 18 mg de
catalizador en total) y un reflector recubierto de catalizador,
proporcionando una superficie expuesta a la luz de 550 cm^{2}.
Este reactor se coloca en el recipiente de 450 litros del ejemplo 6
(en el que la concentración inicial de acetona es de 555 ppmv),
siendo el catalizador utilizado el dióxido de titanio P25 del
ejemplo 1. La cantidad de catalizador que recubre el reflector es
de 3 mg en el ejemplo 21 y de 250 mg en el ejemplo 22. Los
resultados de estas experiencias se indican en la tabla 6
siguiente.
| Ejemplo | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 |
| N arandelas | 6 | 11 | 6 | 18 | 15 | 15 |
| Catalizador (mg) | 17 | 60 | 12 | 108 | 21 | 268 |
| t_{90%} (minutos) | 250 | 110 | 200 | 80 | 2300 | 1250 |
| Velocidad (90%) | ||||||
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W/g | 1170 | 750 | 2070 | 575 | 835 | 120 |
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W/m^{2} | 2070 | 2560 | 2590 | 2150 | 318 | 585 |
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W/g/m^{2} | 121700 | 42700 | 215600 | 20000 | 15200 | 2200 |
| \hskip0.5cm - en \mumol.m^{2}/h/W/g | 11,2 | 13,2 | 20 | 16,6 | 46 | 6,6 |
| \hskip0.5cm - en \mumol/h/W | 22 | 50 | 28 | 69 | 19 | 36 |
El reactor está compuesto por la asociación
(representada sobre la figura 10B, con la excepción de las lámparas
UVA) de cuatro módulos (cada uno de ellos conforme a la
representación de la figura 10A) insertados en un tubo
paralelipédico provisto de un ventilador en uno de sus extremos.
Cada módulo comporta 16 restricciones (de las cuales sólo cuatro
se representan en la figura), formando cada restricción (1) con la
restricción adyacente un ángulo de rotación de 90 grados, y está
provisto de una lámpara UVA (2) de potencia 15 vatios. Cada
restricción (1), de la forma ilustrada con detalle en la figura
10A, ocupa las tres cuartas partes de la sección transversal del
reactor y permite pasar la lámpara (2) por su centro. Todas las
superficies internas - pared (3) del reactor y restricciones (1) -
del reactor se han recubierto mediante spray de una masa TiO_{2}
de 2,0 g para una superficie total de 5620 cm^{2}, siendo las
dimensiones de cada módulo 5 x 5 x 26 cm.
El funcionamiento de este reactor para la
degradación de la acetona se ha estudiado con un caudal de gas a
través del reactor de 27 m^{3}/h, estando colocado el reactor en
un recipiente estanco de polimetacrilato de metilo de un volumen de
950 litros. En la entrada del reactor se introducen 3390 \mumoles
de acetona. Después de transcurrido un período de 15 minutos
permitiendo estabilizar la concentración de acetona a un nivel
constante, las lámparas UVA se encienden. La degradación de la
acetona y la producción de los productos de degradación (CO_{2},
experimental) se sigue mediante cromatografía en fase gaseosa
(microcromatógrafo de gases Quadh de la marca AGILENT) y se
representan en la figura 11, así como el valor teórico de CO_{2}
en función de la acetona desaparecida. La figura 11 ilustra
claramente, por comparación entre el valor teórico y el valor
experimental de CO_{2}, que la mineralización de la acetona es
total, siendo los únicos productos de reacción CO_{2} y H_{2}O.
La velocidad de oxidación calculada es igual a 17
\mumoles.m^{2}/h/g/W.
Esto indica una utilización muy eficaz de la
energía luminosa en un reactor con pared interna reflectante
recubierta de catalizador.
La figura 12 representa en corte longitudinal
otros dos modos de construcción (entre innumerables posibilidades)
A y B del dispositivo según la invención, comportando un reactor
(1) de eje longitudinal, uno o más elementos de soporte (2) del
catalizador obstruyendo el paso del gas, por lo menos un medio de
obstrucción (8) y una fuente luminosa (4), por ejemplo cilíndrica
colocada en el extremo del reactor, viniendo indicada la dirección
del paso del gas por una flecha en el lado izquierdo de la
figura.
Claims (12)
1. Dispositivo de depuración de un efluente
gaseoso que contiene contaminantes, comprendiendo dicho
dispositivo:
- -
- un reactor que tiene un eje longitudinal y comprende por lo menos una entrada para el gas que se ha de depurar y por lo menos una salida para el gas depurado,
- -
- por lo menos una fuente de radiación ultravioleta o visible, y
- -
- por lo menos un elemento de soporte, dispuesto en el interior del reactor y revestido de un catalizador formando una superficie catalítica expuesta y capaz de oxidar por lo menos parcialmente los contaminantes bajo la acción de radiación ultravioleta o visible entregada por la fuente,
caracterizado por una parte por la
presencia, en el interior del reactor, de por lo menos dos medios de
obstrucción, obstruyendo cada uno de dichos medios de obstrucción
parcialmente el paso del efluente gaseoso desde dicha entrada hasta
dicha salida y generando una zona de gas turbulenta de su lado de
abajo en relación con el paso del efluente gaseoso, la superficie de
cada uno de dichos medios de obstrucción tal que proyectada sobre un
plano ortogonal al eje longitudinal al reactor ocupando por lo menos
1/3 de la sección interna del reactor disponible para el paso del
efluente gaseoso, y por otra parte por el hecho de que una
superficie catalítica está dispuesta en cada una de dichas zonas
de gas turbulento de forma que el paso del gas turbulento incida
sobre dicha superficie catalítica.
2. Dispositivo de depuración de un efluente
gaseoso según la reivindicación 1, caracterizado porque por
lo menos uno de dichos medios de obstrucción es un elemento de
soporte.
3. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque además
comprende o bien está asociado funcionalmente con medios adecuados
para amplificar un paso turbulento del gas que se ha de depurar
dentro del reactor.
4. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los medios de
obstrucción están repartidos de manera discontinua según el eje
longitudinal del reactor.
5. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque cada medio de
obstrucción se inscribe dentro de un plano dispuesto
perpendicularmente o casi perpendicularmente a la dirección de paso
de efluente gaseoso que se ha de depurar, es decir, según un ángulo
de 60º a 120º con ésta.
6. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el número y la
forma de los medios de obstrucción se eligen de manera que se
procure una reducción de la velocidad del 10% al 90% del efluente
gaseoso que se ha de depurar en relación con la velocidad que
tendría éste dentro del mismo reactor sin medios de obstrucción.
7. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el interior del
reactor está recubierto por lo menos parcialmente de una superficie
reflectante.
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque dicha superficie reflectante está
revestida de un catalizador capaz de oxidar por lo menos
parcialmente los contaminantes bajo la acción de la radiación
ultravioleta o visible emitida por la fuente.
9. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque la superficie reflectante recubierta de
catalizador procura una reflexión de la radiación ultravioleta o
visible superior al 20%.
10. Procedimiento de depuración de un efluente
gaseoso que utiliza un dispositivo de depuración según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 9.
11. Kit de elementos destinados a constituir,
mediante ensamblaje, un dispositivo de depuración de un efluente
gaseoso que contiene contaminantes, comprendiendo dicho kit:
- -
- un reactor que tiene un eje longitudinal y que comprende por lo menos una entrada para el gas que se ha de depurar y por lo menos una salida para el gas depurado,
- -
- por lo menos una fuente de radiación ultravioleta o visible, y
- -
- por lo menos un elemento de soporte, destinado a estar dispuesto en el interior del reactor y revestido de un catalizador formando una superficie catalítica expuesta capaz de oxidar por lo menos parcialmente los contaminantes bajo la acción de la radiación ultravioleta o visible emitida por la fuente,
caracterizándose dicho kit porque
comprende por lo menos dos medios de obstrucción destinados a estar
dispuestos en el interior del reactor, estando cada uno de dichos
medios de obstrucción previstos para obstruir parcialmente el paso
del efluente gaseoso desde dicha entrada hasta dicha salida y para
generar una zona de gas turbulento de su lado de abajo en relación
con el paso del efluente gaseoso, siendo la superficie de cada uno
de dichos medios de obstrucción tal que proyectada sobre un plano
ortogonal al eje longitudinal del reactor ocupa por lo menos 1/3
(un tercio) de la sección interna del reactor disponible para el
paso del efluente gaseoso, y por el hecho de que una superficie
catalítica está dispuesta en cada una de dichas zonas de gas
turbulento de forma que el paso del gas turbulento incida sobre
dicha superficie catalítica.
12. Kit de elementos según la reivindicación 11,
caracterizado porque comprende además medios destinados a
amplificar un paso turbulento del gas a depurar en el reactor,
tales como medios de ventilación forzada o de convención
térmica.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP00870303A EP1214966A1 (fr) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | Dispositif et procédé d'épuration de gaz |
| EP00870303 | 2000-12-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2261512T3 true ES2261512T3 (es) | 2006-11-16 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES01991844T Expired - Lifetime ES2261512T3 (es) | 2000-12-15 | 2001-12-13 | Dispositivo y procedimiento de depuracion de efluente gaseoso. |
Country Status (7)
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|---|---|
| US (1) | US20040040832A1 (es) |
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| ES (1) | ES2261512T3 (es) |
| WO (1) | WO2002047799A1 (es) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011070206A1 (es) * | 2009-12-09 | 2011-06-16 | Centro De Investigaciones Energeticas, Medioambientales Y Tecnologicas (Ciemat) | Fotorreactor tubular para fotocatalizadores soportados |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1483972A1 (fr) * | 2003-06-02 | 2004-12-08 | Université Catholique de Louvain | Procédé et dispositif pour la préservation de produits agricoles |
| US20070007217A1 (en) * | 2005-07-06 | 2007-01-11 | Rochester Institute Of Technology | Energy efficient, UV water disinfection systems and methods thereof |
| GB2445792A (en) * | 2007-01-18 | 2008-07-23 | Malcolm Robert Snowball | Photocatalytic fluid treatment |
| US7820100B2 (en) * | 2007-05-17 | 2010-10-26 | Garfield Industries, Inc. | System and method for photocatalytic oxidation air filtration using a substrate with photocatalyst particles powder coated thereon |
| US20100089238A1 (en) * | 2008-10-15 | 2010-04-15 | Centre National De La Recherche Scientifique | Method for Dissolving, Recovering and Treating a Gas, Installation for the Stocking of a Gas and Its Method of Manufacture |
| EP2256485A1 (en) * | 2009-05-29 | 2010-12-01 | Kjærulf Pedersen A/S | System for controlling and sensing ethylene concentration in a controlled atmosphere storage and transport environment |
| US20120201714A1 (en) * | 2009-10-19 | 2012-08-09 | The University Of Tokyo | Method for inactivating virus and article provided with antiviral properties |
| US8557188B2 (en) * | 2010-01-12 | 2013-10-15 | Yang Zhen Lo | Unitized photocatalytic air sterilization device |
| KR101292731B1 (ko) * | 2010-03-15 | 2013-08-02 | 심종섭 | 가스 포집형 기체-액체 반응장치와 이를 이용한 수처리 장치, 가스 정화장치 |
| CN103977444B (zh) * | 2010-04-12 | 2017-01-11 | 深圳奥郎格环保有限公司 | 光催化消毒反应器及应用该反应器的空气净化装置 |
| FR2980369B1 (fr) | 2011-09-27 | 2014-02-14 | Bmes | Procede et dispositif de purification et de desodorisation de l'air |
| JP5581518B2 (ja) * | 2013-01-21 | 2014-09-03 | パナソニック株式会社 | 光照射治療・予防用閃光放電管及び光照射治療・予防装置 |
| GB201309356D0 (en) * | 2013-05-24 | 2013-07-10 | Davidson John R | Apparatus for Purifying Air |
| WO2015101472A1 (en) * | 2013-12-30 | 2015-07-09 | Koninklijke Philips N.V. | Method and device for performing pco reaction and air purifier comprising the device |
| CN108514817B (zh) * | 2018-06-27 | 2024-01-26 | 湘潭大学 | 一种气态污染物净化的多功能实验装置 |
| US20230040785A1 (en) * | 2020-05-01 | 2023-02-09 | Rlmb Group, Llc | Modular mobile treatment and precooling apparatus, methods, & systems |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5595813A (en) * | 1992-09-22 | 1997-01-21 | Takenaka Corporation | Architectural material using metal oxide exhibiting photocatalytic activity |
| US5919422A (en) * | 1995-07-28 | 1999-07-06 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Titanium dioxide photo-catalyzer |
| US5935525A (en) * | 1995-11-02 | 1999-08-10 | Tri-Mark Corporation | Air treatment method and apparatus for reduction of V.O.C.s, NOx, and CO in an air stream |
| EP0798143A1 (en) * | 1996-03-22 | 1997-10-01 | Kabushiki Kaisha Equos Research | Method and apparatus for purifying air including adsorbent reactivation |
| JPH1071323A (ja) * | 1996-08-30 | 1998-03-17 | Aqueous Res:Kk | 空気浄化フィルタ及び自動車用空気浄化装置 |
| US5790934A (en) * | 1996-10-25 | 1998-08-04 | E. Heller & Company | Apparatus for photocatalytic fluid purification |
| US6358374B1 (en) * | 1999-12-17 | 2002-03-19 | Carrier Corporation | Integrated photocatalytic and adsorbent technologies for the removal of gaseous contaminants |
-
2000
- 2000-12-15 EP EP00870303A patent/EP1214966A1/fr not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-12-13 ES ES01991844T patent/ES2261512T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2001-12-13 EP EP01991844A patent/EP1341595B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 2001-12-13 WO PCT/EP2001/014742 patent/WO2002047799A1/fr active IP Right Grant
- 2001-12-13 AT AT01991844T patent/ATE320843T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-12-13 AU AU2002231702A patent/AU2002231702A1/en not_active Abandoned
- 2001-12-13 DE DE60118244T patent/DE60118244T2/de not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-06-16 US US10/463,306 patent/US20040040832A1/en not_active Abandoned
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011070206A1 (es) * | 2009-12-09 | 2011-06-16 | Centro De Investigaciones Energeticas, Medioambientales Y Tecnologicas (Ciemat) | Fotorreactor tubular para fotocatalizadores soportados |
| ES2371621A1 (es) * | 2009-12-09 | 2012-01-05 | Centro De Investigaciones Energéticas, Medioambientales Y Tecnológicas (Ciemat) | Fotorreactor tubular para fotocatalizadores soportados. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE60118244T2 (de) | 2006-11-16 |
| EP1214966A1 (fr) | 2002-06-19 |
| DE60118244D1 (de) | 2006-05-11 |
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