ES2916381A1 - Elemento fotocatalizador para descontaminación de fluidos - Google Patents
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Abstract
La presente invención se dirige a un elemento fotocatalítico que comprende un material con actividad fotocatalítica, y un material aglomerante y/o un material conglomerante, donde el material con actividad fotocatalítica y el material aglomerante o el material conglomerante están dispersos por todo el elemento fotocatalizador. La presente invención también se dirige al método de preparación del elemento fotocatalizador como se define anteriormente, a un método de descontaminación fotocatalítica de fluidos o superficies en contacto con dichos fluidos, que comprende poner en contacto dicho fluido con el elemento fotocatalizador como se define anteriormente, y aplicar radiación ultravioleta al elemento fotocatalizador. Finalmente, la presente invención se dirige al uso del elemento fotocatalizador como se define anteriormente en la descontaminación fotocatalítica de fluidos o superficies en contacto con dichos fluidos.
Description
DESCRIPCIÓN
Elemento fotocatalizador para descontaminación de fluidos
CAMPO TÉCNICO
La presente invención está relacionada con el campo de la descontaminación fotocatalítica de fluidos, y en particular con el diseño y método de preparación de un elemento fotocatalítico que puede usarse en la purificación y desinfección de fluidos.
ANTECEDENTES
La fotocatálisis supone la aceleración de una fotorreacción en presencia de un catalizador. Los procesos fotocatalíticos pueden ser de dos tipos: de adsorción disociativa o de generación de radicales hidroxilos COH). La fotocatálisis por adsorción disociativa minimiza la energía necesaria para disociar una molécula que puede ser aportada en forma de fotones (energía electromagnética). Una vez que una molécula de un determinado contaminante se encuentra adsorbida en la superficie del fotocatalizador, la ruptura de sus enlaces se facilita. En ese momento, bajo irradiación electromagnética de la longitud de onda adecuada, los electrones fotoexcitados a la banda de conducción y los huecos generados en la banda de valencia fuerzan reacciones de oxidación-reducción en las moléculas adsorbidas. Por ejemplo, rompen algunos enlaces químicos de dichas moléculas hasta que algunos átomos o grupos se disocian y quedan individualmente adsorbidos en la superficie del fotocatalizador, degradando y desactivando el contaminante. En una última etapa, el contaminante se oxida completamente a CO2 y agua, que se desorben de la superficie del fotocatalizador.
En la fotocatálisis por generación de radicales •OH, el mecanismo fundamental que controla el proceso de destrucción y desactivación de los contaminantes se debe a los grupos hidroxilo presentes en la superficie del fotocatalizador, en contacto con el medio (típicamente acuoso) en el que se encuentra disuelto el contaminante. En la superficie del fotocatalizador, tanto en disoluciones acuosas como en interfases sólido-gas, los huecos que se generan oxidan a los iones hidroxilo (OH-) y/o moléculas de agua de modo que se generan radicales •OH muy reactivos, los cuales pueden entonces
reaccionar muy rápidamente y con muy poca selectividad con un gran número de especies (todo tipo de compuestos orgánicos, como hidrocarburos aromáticos, pesticidas, fungicidas, compuestos orgánicos volátiles o contaminantes emergentes como los antibióticos). Los radicales •OH así formados reaccionan con las especies que se adsorben en la superficie, o bien se difunden a través del medio adyacente, reaccionando con otras especies. Así, el mecanismo, en la superficie, se resume en que tras la fotogeneración de pares electrón-hueco debida a los fotones incidentes sobre el fotocatalizador, estos pares difunden a la superficie donde generan radicales libres altamente reactivos que oxidan los contaminantes hasta su mineralización total.
La eficiencia primaria del fotocatalizador se mide determinando cuántas moléculas es capaz de disociar por unidad de tiempo y por unidad de masa del fotocatalizador, bajo unas determinadas condiciones de irradiación. Para los dos tipos de fotocatálisis descritos, se requiere energía electromagnética para desencadenar el mecanismo de reacción, por ejemplo, fotones de una determinada longitud de onda.
Se han descrito múltiples fotocatalizadores activos bajo radiación ultravioleta, por ejemplo, el fotocatalizador comercial Evonik P25. También se han descrito fotocatalizadores de dióxido de titanio activos bajo la luz visible, por ejemplo, el descrito en la solicitud de patente US20110028311 o el descrito en la patente EP1681370. Estos fotocatalizadores se sintetizan a altas temperaturas y presiones. El documento CN108722422A divulga un material fotocatalítico, en forma de polvo, orientado a la descomposición de fenoles presentes en agua residual. El material se compone de lodo rojo y óxido de titanio (TiO2), al que se reactiva en medio acuoso mediante la adición de un ácido a una suspensión que se mezcla aplicando ultrasonidos. El TiO2 está presente en una cantidad entre el 5% y el 20% del material final.
Los fotocatalizadores en forma de material partículado de pequeño tamaño que se emplean en suspensión, presentan una importante dificultad de separación (S. Kagaya, K. Shimizu, R. Arai, K. Hasegawa, Separation of titanium dioxide photocatalyst in its aqueous suspensions by coagulation with basic aluminium chloride, Water Res., 33 (1999) pp. 1753-1755. DOI: 10.1016/S0043-1354(99)00004-4 // A. Rachel, M. Subrahmanyam, P. Boule, Comparison of photocatalytic efficiencies of T1O2 in suspended and immobilised form for the photocatalytic degradation of nitrobenzenesulfonic acids, Appl. Catal. B, 37 (2002) pp. 301-308. DOI: 10.1016/S09263373(02)00007-3 // H. T. Wang, Y. Y. Ye, J. Qi, F. T. Li, Y. L. Tang, Removal of titanium dioxide nanoparticles by coagulation: effects of coagulants, typical ions, alkalinity and natural organic matters, Water Sci. Technol., 68 (2013) pp. 1137-1143. DOI: 10.2166/wst.2013.356) lo que impide su fácil recuperación y reutilización. Además, la complejidad de su recuperación puede suponer la emisión en el efluente de nanopartículas tóxicas para el medio ambiente (V. Nogueira, I. Lopes, T. Rocha-Santos, F. Gon?alves, R. Pereira, Toxicity of solid residues resulting from wastewater treatment with nanomaterials, Aquat. Toxicol., 165 (2015) pp. 172-178. DOI: 10.1016/j.aquatox.2015.05.021 // L. Canesi, C. Ciacci, T. Balbi, Interactive effects of nanoparticles with other contaminants in aquatic organisms: Friend or foe?, Mar. Environ. Res., 111 (2015) pp. 128-134. DOI: 10.1016/j.marenvres.2015.03.010).
También se han descrito numerosos fotocatalizadores depositados o soportados sobre la superficie de materiales inactivos. Por ejemplo, el documento JP2000109382A describe un elemento cerámico para aplicaciones fotocatalíticas donde el material cerámico es arcilla y está recubierta con una suspensión acuosa de TiO2 y se le da una nueva cocción para conseguir un vidriado de la superficie del elemento cerámico. El documento CN106039988A describe un ladrillo convencional con propiedades fotocatalíticas orientadas a la depuración de contaminantes presentes en el aire. El método de preparación descrito en dicho documento consiste en que el ladrillo se impregna repetidas veces en una suspensión de Zn(NO3)2 y urea con el fin de formar un recubrimiento gelatinoso en la superficie, el cual se estabilizará tras un proceso de secado y cocción. El resultado es la formación de un recubrimiento de ZnO y C3N4 sobre el ladrillo que le otorga propiedades fotocatalíticas y una resistencia adecuada para su uso en la construcción de muros.
Los fotocatalizadores soportados presentan algunas desventajas respecto al empleo de nanopartículas, principalmente una menor eficiencia, mayores costes de preparación y una progresiva pérdida de actividad por desprendimiento de la fina capa de fotocatalizador en su superficie (K. V. S. Rao, M. Subrahmanyam, P. Boule, Immobilized T1O2 photocatalyst during long-term use: decrease of its activity, Appl. Catal. B, 49 (2004) pp. 239-249. DOI: 10.1016/j.apcatb.2003.12.017 // J. Kumar, A. Bansal, A comparative study of immobilization techniques for photocatalytic degradation of Rhodamine B using nanoparticles of titanium dioxide, Water Air Soil Pollut., 224 (2013) 1452. DOI: 10.1007/s11270-013-1452-1 / / 1. Levchuk, C. Guillard, F. Dappozze,
S. Parola, D. Leonard, M. SiNanpáá, Photocatalytic activity of T1O2 films immobilized on aluminum foam by atomic layer deposition technique, J. Photochem. Photobiol. A, 328 (2016), pp. 16-23. DOI: 10.1016/j.jphotochem.2016.03.034).
Sin embargo, existe aún la necesidad de obtener sistemas con estabilidad, inocuidad, recuperabilidad y reutilizabilidad superior a la de los sistemas descritos en el estado de la técnica y que sean obtenibles mediante procedimientos de síntesis simples y económicos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Los autores de la presente invención han desarrollado un elemento fotocatalizador que comprende una combinación de un material con actividad fotocatalítica y un material aglomerante y/o material conglomerante, donde el material con actividad fotocatalítica se encuentra disperso por todo el elemento fotocalizador. Este elemento fotocatalizador presenta una estabilidad, inocuidad, recuperabilidad y reutilizabilidad superior a la de los sistemas descritos en el estado de la técnica. Esto es debido a su composición lo que hace que su ruptura, desgaste o abrasión no afecten a la actividad fotocatalítica del mismo, al contrario de lo que sucede con fotocatalizadores depositados o soportados únicamente sobre la superficie de materiales inactivos descritos en el estado de la técnica.
El elemento fotocatalizador de la presente invención permite además su recuperación y reutilización de manera altamente eficaz, debido a que se puede fabricar en el tamaño adecuado para evitar procesos de filtración o decantación, al contrario que otros sistemas fotocatalizadores en los que se emplean micro o nanopartículas.
En tercer lugar, los autores de la presente invención han observado que el material aglomerante o material conglomerante, además de una función estructural, también puede presentar una función dopante o sinérgica que incrementa la actividad del material con actividad fotocatalítica.
Por ello, un primer aspecto de la presente invención está dirigido a un elemento fotocatalítico que comprende:
- un material con actividad fotocatalítica, y
- un material aglomerante y/o un material conglomerante,
donde el material con actividad fotocatalítica y el material aglomerante y/o el material conglomerante están dispersos por todo el elemento fotocatalizador.
El elemento fotocatalizador de la presente invención presenta un bajo coste de producción respecto a la de los sistemas descritos en el estado de la técnica ya que puede prepararse mediante un método sencillo y económico, mezclando los materiales de partida hasta obtener una mezcla homogénea en forma de pasta húmeda a la que se da forma por moldeado, extrusión, prensado u otros métodos con el fin de obtener unidades o partículas de la forma y tamaño deseados. Posteriormente se seca y/o calcina produciendo una pieza sólida insoluble, resistente y con adecuada actividad fotocatalítica.
Por lo tanto, un segundo aspecto de la presente invención está dirigido al método de preparación del elemento fotocatalizador como se define anteriormente, que comprende las etapas de:
a) mezclar el material con actividad fotocatalítica y el material aglomerante y/o el material conglomerante hasta obtener una mezcla homogénea;
b) añadir agua a la mezcla resultante de la etapa anterior para dar lugar a una pasta;
c) conformar la pasta resultante de la etapa anterior para obtener una pieza; y d) secar y/o calcinar la pieza resultante de la etapa anterior.
El elemento fotocatalítico de la presente invención presenta una aplicación potencial en la reducción de contaminantes o en la desinfección, tanto de fluidos como de superficies de objetos en contacto con dichos fluidos.
Así un tercer aspecto de la presente invención está dirigido a un método de descontaminación fotocatalítica de fluidos o superficies en contacto con dichos fluidos, que comprende poner en contacto dicho fluido con el elemento fotocatalizador como se define anteriormente, y aplicar radiación ultravioleta al elemento fotocatalizador.
Un aspecto final de la presente invención está dirigido al uso del elemento fotocatalizador como se define anteriormente, en la descontaminación fotocatalítica de fluidos o superficies en contacto con dichos fluidos.
FIGURAS
Figura 1. Fotodegradación de fenol en reactor de flujo con radiación UVA-Vis y empleando pellets de fotocatalizador con distintas proporciones en su composición.
[Fenol] = 10 ppm; T = 25 °C; carga de fotocatalizador = 4 g L-1; composición de fotocatalizador: TiO2-P25 y arcilla P1M2 con las siguientes concentraciones de TiO2-P25 (% en masa): 0% (■), 20% (•), 40% (▲), 60% (▼), 80% (o) y 100% (□); rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C; fuente de radiación: lámpara de vapor de mercurio de media presión con filtro para radiación < 350 nm.
Figura 2. Fotodegradación de fenol en reactor de flujo con radiación UVA-Vis y empleando pellets de fotocatalizador con distintas temperaturas de calcinación. [Fenol] = 10 ppm; T = 25 °C; carga de fotocatalizador = 4 g L-1; composición de fotocatalizador: TiO2-P25 60% y arcilla P1M2 40%; rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 500 °C (■), 600 °C (•) y 700 °C (▲); fuente de radiación: lámpara de vapor de mercurio de media presión con filtro para radiación < 350 nm.
Figura 3. Fotodegradación de fenol en reactor batch con radiación solar y empleando pellets de fotocatalizador con distintas proporciones en su composición. [Fenol] = 10 ppm; T ambiente; carga de fotocatalizador = 20 g L-1; composición de fotocatalizador: TiO2-P25 y arcilla P1M2 con las siguientes concentraciones de TiO2-P25: 0% (■), 20% (•), 40% (▲), 60% (▼), 80% (o) y 100% (□); rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C; radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm.
Figura 4. Fotodegradación de fenol en reactor batch con radiación solar y empleando pellets de fotocatalizador. Tras cada uso, el fotocatalizador fue recuperado, enjuagado con agua, secado al aire y utilizado de nuevo. [Fenol] = 10 ppm; T ambiente; carga de fotocatalizador = 20 g L-1; composición de fotocatalizador: TiO2-P2560% y arcilla P1M2 40% (§) o TiO2-P2580% y arcilla P1M220% d ); rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C; radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm.
Figura 5. Fotodegradación de fenol en reactor batch con radiación solar y empleando pellets de fotocatalizador con distintas temperaturas de calcinación. [Fenol] = 10 ppm; T = 25 °C; carga de fotocatalizador = 20 g L-1; composición de fotocatalizador: TiO2-P25 80% y arcilla P1M220%; rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 500 °C (■), 600 °C (•) y 700 °C (▲); radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm.
Figura 6. Fotodegradación de fenol en reactor batch con radiación solar y empleando distintas cargas de pellets de fotocatalizador. [Fenol] = 10 ppm; T ambiente; carga de fotocatalizador = 20 g L-1 (■), 40 g L-1 (•), 60 g L-1 (▲) y 80 g L-1 (▼); composición de fotocatalizador: TiO2-P2560% y arcilla P1M240%; rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C; radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm.
Figura 7. Fotodegradación de fenol en reactor batch con radiación solar y empleando distintas cargas de pellets de fotocatalizador. [Fenol] = 10 ppm; T ambiente; carga de fotocatalizador = 20 g L-1 (■), 40 g L-1 (•), 60 g L-1 (▲) y 80 g L-1 (▼); composición de fotocatalizador: TiO2-P2580% y arcilla P1M220%; rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C; radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm.
Figura 8. Fotodegradación de fenol en reactor batch con radiación solar y empleando pellets de fotocatalizador con distintas composiciones del material con actividad fotocatalítica. [Fenol] = 10 ppm; T ambiente; carga de fotocatalizador = 20 g L-1; composición de fotocatalizador: arcilla P1M240% / 20% y TiO2-P2560% (■) / 80% (•), TiO2-Anatasa 60% (▲) / 80% (▼) o ZnO 60% (o) / 80% (□); rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C; radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm.
Figura 9. Fotodegradación de fenol en reactor batch con radiación solar y empleando pellets de fotocatalizador con distintas composiciones del material aglomerante o conglomerante. [Fenol] = 10 ppm; T ambiente; carga de fotocatalizador = 20 g L-1;
composición de fotocatalizador: TiO2-P25 80% y 20% de zeolita (■), lodo rojo (•), cemento (▲) o arcillas P1M2 (▼), BP50 (♦), hematita (□), bentonita (o), ZRS-A (0) o ZRS-B (*); rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C, excepto cemento; radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm.
Figura 10. Fotodegradación de fenol en varias matrices acuosas en reactor batch con radiación solar y empleando pellets de fotocatalizador. [Fenol] = 10 ppm: disuelto en agua destilada (■), agua de río (•), agua de mar (▲) o agua residual urbana (▼); T ambiente; carga de fotocatalizador = 20 g L-1; composición de fotocatalizador: TiO2-P25 80% y arcilla P1M220%; rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C; radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm.
Figura 11. Fotodegradación de fenol en reactor batch en un concentrador solar y empleando, o no, pellets de fotocatalizador. [Fenol] = 10 ppm; T ambiente; sin fotocatalizador (■) o con carga de fotocatalizador = 20 g L-1; composición de fotocatalizador: TiO2-P2560% y arcilla P1M240% (•) o TiO2-P2580% y arcilla P1M2 20% (▲); rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C; radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm; las tres muestras fueron degradadas simultáneamente en un concentrador solar parabólico de 1,5 m de diámetro.
Figura 12. Fotodegradación de distintos contaminantes en reactor batch con radiación solar y empleando pellets de fotocatalizador. [Contaminante] = 10 ppm: fenol (■), naranja de metilo (•), terbumetón (▲), HPyBr (▼) o difenoconazol (5 ppm, □); T ambiente; carga de fotocatalizador = 20 g L-1; composición de fotocatalizador: TiO2-P25 80% y arcilla P1M220%; rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C; radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm, excepto difenoconazol, que se ha medido durante el verano austral, latitud 3°59’26’’ S y altitud 2060 msnm.
Figura 13. Fotodegradación de distintos contaminantes en reactor batch con radiación solar. [Contaminante] = 10 ppm: fenol (■), naranja de metilo (•), terbumetón (▲), HPyBr (▼) o difenoconazol (5 ppm, □); T ambiente; radiación solar durante el verano
boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm, excepto difenoconazol, que se ha medido durante el verano austral, latitud 3°59’26’’ S y altitud 2060 msnm.
Figura 14. Fotoinactivación de distintas bacterias en reactor batch con radiación solar y empleando pellets de fotocatalizador. Las flechas muestran los tiempos que corresponden al recuento cero para cada bacteria. [Bacterias] = 5.0 unidades McFarland: Escherichia coli (■), Enterococcus faecalis (•), Klebsiella pneumoniae (▲) o Staphylococcus aureus (▼); T ambiente; carga de fotocatalizador = 20 g L-1; composición de fotocatalizador: TiO2-P25 80% y arcilla P1M2 20%; rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C; radiación solar durante el verano austral en las horas centrales del día, latitud 3°59’26’’ S y altitud 2060 msnm.
Figura 15. Fotoinactivación de distintas bacterias en reactor batch con radiación solar. A pesar del elevado valor de la constante cinética, no se alcanza el recuento cero para ninguna bacteria en los primeros 60 minutos. [Bacterias] = 5.0 unidades McFarland: Escherichia coli (■), Enterococcus faecalis (•), Klebsiella pneumoniae (▲) o Staphylococcus aureus (▼); T ambiente; radiación solar durante el verano austral en las horas centrales del día, latitud 3°59’26’’ S y altitud 2060 msnm.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
A menos que se defina de otro modo, todos los términos técnicos y científicos usados en este documento tienen el mismo significado que el comúnmente entendido por un experto en la técnica a la que pertenece esta descripción.
Como se ha definido anteriormente, en un primer aspecto, la presente invención se refiere a un elemento fotocatalítico que comprende un material con actividad fotocatalítica y un material aglomerante y/o un material conglomerante, donde el material con actividad fotocatalítica y el material aglomerante y/o el material conglomerante están dispersos por todo el elemento fotocatalizador.
En el contexto de la presente invención, el término "elemento” se refiere a un objeto o pieza cuya forma se obtiene por moldeo, extrusión, prensado, o cualquier otra técnica
de conformado comúnmente conocidas por el experto en la materia. El elemento fotocatalizador de la presente invención puede presentarse en muy diversas formas y tamaños. Ejemplos no limitativos de formas adecuadas para la presente invención son pellets, ladrillos, baldosas y barras. El elemento de la presente invención puede tener cualquier tamaño siempre que se evite la escala microscópica o menor. Por comodidad y facilidad de uso se prefieren partículas que no queden en suspensión en el fluido de modo que precipite por sí mismo y así no se necesite una separación compleja (decantación o filtración).
Como se ha mencionado anteriormente, el elemento fotocatalizador de la presente invención comprende un material con actividad fotocatalítica. Por "material con actividad fotocatalítica” o "material fotocatalítico” o "material fotoactivo” se entiende un material con capacidad de acelerar una fotorreacción (proceso químico que involucra absorción de luz o radiación ultravioleta).
En una realización particular, el material con actividad catalítica es un óxido metálico semiconductor o una mezcla de dos o más óxidos metálicos semiconductores. Ejemplos no limitativos de óxidos metálicos semiconductores adecuados para la presente invención son óxido de titanio y óxido de zinc.
El óxido de titanio puede emplearse en sus formas cristalinas rutilo o anatasa, o como mezclas de las mismas, por ejemplo, el óxido de titanio comercial P25 (Evonik P25) que comprende aproximadamente 75% de fase anatasa y 25% de rutilo, con algo de forma amorfa. En una realización preferida, el óxido de titanio se emplea como óxido de titanio en su forma anatasa u óxido de titanio comercial P25. El óxido de zinc puede emplearse en cualquiera de sus formas cristalinas wurtzita hexagonal y blenda de zinc cúbica, siendo la wurtzita hexagonal la más común.
El elemento fotocatalizador de la presente invención comprende además un material aglomerante, un material conglomerante o una mezcla de los mismos. El término "material aglomerante” se refiere a un material capaz de unir fragmentos de uno o varios materiales y dar cohesión al conjunto mediante métodos físicos. Ejemplos no limitativos de materiales aglomerantes adecuados para la presente invención son materiales cerámicos como por ejemplo arcillas y zeolitas, o residuos industriales como el barro o lodo rojo de bauxita.
En el contexto de la presente invención, el término "arcilla” incluye arcillas puras, mezclas de arcillas y agregados de partículas de arcillas.
Ejemplos no limitativos de arcillas adecuadas para la presente invención son las arcillas comerciales bentonita, caolinita y montmorillonita. Otras arcillas adecuadas para la presente invención son la arcilla hematita, la arcilla P1M2, la arcilla ZRS-A y la arcilla ZRS-B. La arcilla P1M2 proviene de la Cuenca Sedimentaria Miocénica de Loja, en Ecuador. Su composición mineralógica habitual comprende moscovita, illita, cristobalita y montmorillonita. Un ejemplo de su composición química habitual es 56,2% SiO2 , 12,7% AhOs, 12,3% CaO, 11,8% MgO, 3,2% Fe2Os, 2,2% K2O, 1,2% Na2O y 0,3% TiO2. La arcilla ZRS-A proviene de la región El-Hoggar, en el sur de Argelia. Su composición mineralógica habitual comprende caolinita, clorargirita, goethita y cuarzo. Un ejemplo de su composición química habitual es 42,8% SiO2 , 31,7% AhO3 , 14,3% Fe2Os, 2,4% Ag, 2,1% TiO2 , 1,6% MgO, 1,4% K2O, 1,3% Na2O, 1,3% Cl, 0,16% P2O5 y O, 15 CaO. La arcilla ZRS-B proviene de la región El-Hoggar, en el sur de Argelia. Su composición mineralógica habitual comprende caolinita, goethita, cuarzo, albita y oligoclasa. Un ejemplo de su composición química habitual es 44,3% SiO2 , 30,2% Al2O3, 16,5% Fe2O3, 2,7% TiO2 , 1,7% MgO, 1,6% K2O, 1,5% CaO, 0,48% Na2O, 0,23% P2O5 y 0,10 MnO.
Un ejemplo no limitativo de una mezcla de arcillas adecuado para la presente invención es la arcilla comercial BP50 de Cerámicas El Progreso que comprende una combinación de dos arcillas mezcladas al 50% en masa, denominadas arcilla B y arcilla P. La composición mineralógica habitual de la arcilla B comprende 25% caolinita, 20% cuarzo y 45% illita. Un ejemplo de la composición química habitual de la arcilla B es 63,3% SiO2, 19,3% Al2O3, 8,0% Fe2O3, 2,35% K2O, 1,4% MgO, 1,1% TiO2 , 0,33% CaO y 0,25% Na2O. La composición mineralógica habitual de la arcilla P comprende 30% caolinita, 18% cuarzo y 40% illita. Un ejemplo de la composición química habitual de la arcilla P es 61,6% SiO2 , 21,0% AhO3, 7,9% Fe2O3, 2,0% K2O, 1,1% TiO2 , 0,6% MgO, 0,2% Na2O y 0,1% CaO.
Un ejemplo no limitativo de una zeolita adecuada para la presente invención es la zeolita comercial de Sigma Aldrich Ref. 208604 y fórmula química Na12[(AlO2)12(SiO2)12] • XH2O.
El término "material conglomerante” se refiere a un material capaz de unir fragmentos de uno o varios materiales y dar cohesión al conjunto mediante transformaciones químicas formando pastas llamadas morteros o argamasas. Ejemplos no limitativos de materiales conglomerantes adecuados para la presente invención son yeso, cal, cemento (por ejemplo, cemento Portland) y morteros tales como caolín o mortero hidrófugo.
En una realización preferida, el elemento fotocatalítico de la presente invención comprende un material aglomerante, más preferiblemente una arcilla o una zeolita.
Los autores de la presente invención han observado sorprendentemente que el material aglomerante o material conglomerante, además de una función estructural, también presenta una función dopante o sinérgica que incrementa la actividad del material con actividad fotocatalítica. Por sinergia se entiende tanto el hecho de que el material aglomerante o conglomerante pueda producir una mejora de la actividad por estabilización mecánica del material con actividad fotocatalítica, como el caso en que ambos materiales poseen actividad fotocatalítica y la actividad del conjunto es superior a la suma de las actividades de los compuestos independientes. Por dopaje se denomina al proceso de inclusión de impurezas en un semiconductor con el fin de alterar su estructura cristalina y electrónica y así obtener un incremento en su actividad fotocatalítica.
Como se ha mencionado anteriormente, el material con actividad fotocatalítica y el material aglomerante y/o el material conglomerante están dispersos por todo el elemento fotocatalizador. La expresión "dispersos por todo el elemento fotocatalizador” se refiere a que el material con actividad fotocatalítica se encuentra mezclado con el material aglomerante y/o el material conglomerante en el elemento fotocatalizador, de tal manera que el material con actividad fotocatalítica puede encontrarse en cualquier punto del elemento fotocatalizador, independientemente de su geometría y/o tamaño. De forma más específica, el material con actividad fotocatalítica se encuentra disperso homogéneamente en el elemento fotocatalizador, donde la expresión "disperso homogéneamente” se refiere a una mezcla del material con actividad fotocatalítica y el material aglomerante y/o el material conglomerante con un alto grado de homogeneidad. Los autores de la presente invención han observado que la
composición del elemento fotocatalizador que aquí se describe permite que su actividad fotocatalítica no se vea disminuida en caso de ruptura, desgaste o abrasión ya que no contiene material fotoactivo únicamente en su superficie, sino en todo su volumen, al contrario de lo que sucede con fotocatalizadores depositados o soportados sobre materiales inactivos o menos activos descritos en el estado de la técnica.
Otra característica del elemento fotocatalizador es que la proporción entre la sustancia con actividad fotocatalítica y el material aglomerante y/o el material conglomerante puede ser variable, ya que cada mezcla de material fotocatalítico y material aglomerante o conglomerante puede presentar una proporción óptima para maximizar la actividad catalítica final del elemento fotocatalizador. Sin embargo, los autores de la presente invención han observado que el material con actividad fotocatalítica debe estar en un porcentaje entre el 20% y el 99% en masa respecto a la masa total de una mezcla seca del material con actividad fotocatalítica y del material aglomerante y/o conglomerante, pero sin alcanzar el 100 % ya que la actividad fotocatalítica del elemento fotocatalizador de la presente invención es menor con el material con actividad fotocatalítica puro. Por "masa total de una mezcla seca del material con actividad fotocatalítica y del material aglomerante y/o conglomerante” se entiende masa total de una mezcla seca de los materiales de partida del material con actividad fotocatalítica y del material aglomerante y/o conglomerante, es decir, antes de añadir agua en el método de la invención (etapa (a)). Esta masa total de los materiales de partida es prácticamente la misma que la masa total final, es decir, de la masa del elemento fotocatalizador después de su secado, y/o después de la calcinación (etapa (d)), salvo que tenga lugar alguna transformación química de los materiales de partida durante dicha calcinación.
Por lo tanto, en una realización preferida, el elemento fotocatalítico de la presente invención comprende entre el 20% y el 99% en masa del material con actividad fotocatalítica respecto a la masa total de la mezcla seca del material con actividad fotocatalítica y del material aglomerante y/o conglomerante, más preferiblemente entre el 40% y el 90% en masa del material con actividad fotocatalítica respecto a la masa total de la mezcla seca del material con actividad fotocatalítica y del material aglomerante y/o conglomerante.
Método de preparación del elemento fotocatalizador
En un segundo aspecto, la presente invención está dirigida al método de preparación del elemento fotocatalizador como se define anteriormente, que comprende las etapas de:
a) mezclar el material con actividad fotocatalítica y el material aglomerante o material conglomerante hasta obtener una mezcla homogénea;
b) añadir agua a la mezcla resultante en la etapa anterior para dar lugar a una pasta;
c) conformar la pasta resultante en la etapa anterior para obtener una pieza; d) secar y/o calcinar la pieza resultante en la etapa anterior.
La etapa (a) del método de preparación del elemento fotocatalizador de la presente invención comprende mezclar, en seco o en húmedo, los materiales de partida hasta obtener una mezcla homogénea. En el caso de mezcla en húmedo en la etapa (a) del método, se añade previamente agua para obtener una mezcla homogéneaen forma de pasta. En este caso particular, no sería esencial añadir más agua posteriormente (etapa (b)).
Preferiblemente los materiales de partida de la etapa (a) del método se mezclan en seco, aún más preferiblemente es deseable que todos los materiales de partida se mezclen en forma pulverizada. Sin embargo, el tamaño de la partícula pulverulenta no es esencial ni determinante. Un ejemplo no limitativo es que cuando el material aglomerante de partida es una arcilla o un agregado de arcillas, el tamaño habitual de partícula pulverulenta puede estar entre 0,5 ^m y 100 ^m.
La etapa (b) del método de preparación del elemento fotocatalizador de la presente invención comprende añadir agua a la mezcla resultante en la etapa anterior, mientras se sigue mezclando, para dar lugar a una pasta húmeda. La cantidad de agua empleada es sólo la necesaria para permitir realizar los siguientes pasos del método, es decir, para formar una pasta con la consistencia adecuada para darle forma por extrusión, moldeo, prensado, u otra técnica de conformado. Esta cantidad depende del tipo y proporción particular tanto del material fotoactivo como del material aglomerante o material conglomerante. En una realización particular, la relación de agua que se añade en la etapa (b) está entre 0,7 y 1,3 calculada como la relación entre la masa total
de material fotoactivo y del material aglomerante o material conglomerante respecto al volumen de agua.
Posteriormente, la pasta resultante de la etapa (b) se conforma para obtener una pieza (etapa (c)). En una realización particular, el conformado de la etapa (c) se realiza por moldeo, prensado o extrusión, aunque otras técnicas de conformado son igualmente válidas. El método de la presente invención permite obtener elementos fotocatalizadores de muy diversas formas como, por ejemplo, pellets, ladrillos, baldosas o barras, y de distintos tamaños. La actividad fotocatalítica del elemento no depende de su geometría y tamaño final, aunque es recomendable seleccionar los mismos según la aplicación particular para la que esté destinado, como, por ejemplo, según las dimensiones y forma del fotorreactor que contiene el fluido en el que el elemento fotocatalizador se introducirá.
El método de preparación del elemento fotocatalizador de la presente invención comprende además una etapa (d) de secado y/o calcinación de la pieza resultante en la etapa anterior (c). Por tanto, es posible calcinar el elemento fotocatalizador de la presente invención con o sin secado previo.
La selección de temperatura y tiempo de secado y/o calcinación depende del tamaño de la pieza. La pieza puede secarse al aire a temperatura ambiente o a una temperatura superior en una estufa u horno. Por ejemplo, el elemento de la presente invención en forma de pellets puede secarse durante un día a temperatura ambiente o durante 12 horas a 90 °C. La selección de temperatura de secado y/o calcinación también depende del tipo y proporción particular tanto del material fotoactivo como del material aglomerante o material conglomerante de partida. Algunos materiales semiconductores son termosensibles y su actividad fotocatalítica se ve alterada por la temperatura. Así, el TiO2 presenta tres estructuras cristalinas con diferentes actividades: es muy elevada para anatasa, algo más baja para rutilo y nula en el caso de brookita. El calentamiento de anatasa por encima de ~600 °C produce una lenta transformación de ésta en rutilo, más estable termodinámicamente. Por ello, la temperatura de calcinación resulta relevante para el TiO2-P25, ya que modifica la proporción óptima entre anatasa y rutilo. Sin embargo, cierta transformación en rutilo sí puede resultar positiva en el caso del uso de anatasa, para aumentar su actividad fotocatalítica, mientras que la temperatura de calcinación para un elemento
fotocatalizador con ZnO no presenta gran influencia en su actividad fotocatalítica. Por otra parte, las arcillas adquieren una mayor dureza con una calcinación a elevada temperatura (alrededor de 1000 °C). La calcinación a 600 °C se ha estimado suficiente para obtener un resultado final insoluble y resistente a un uso moderado con las arcillas empleadas, y el cemento sólo precisa secado a temperatura ambiente. Un uso intensivo del elemento fotocatalizador podría requerir una temperatura de calcinación superior para mejorar las propiedades mecánicas de la pieza. En cualquier caso, el desgaste del elemento fotocatalizador no reduce su actividad fotocatalítica, ya que su composición comprende material con actividad fotocatalítica por todo el elemento fotocatalizador. Por todo ello, la temperatura y tiempo de calcinación son parámetros que se deben adaptar a cada combinación particular de material aglomerante o conglomerante y material con actividad fotocatalítica, así como al uso que se le quiera dar. Por otra parte, el tiempo y temperatura de secado son relevantes desde el punto de vista energético, pero no de las características finales de la pieza.
Una ventaja adicional del elemento fotocatalizador de la presente invención es que es posible fracturar las unidades del mismo en trozos más pequeños tanto después del secado, como tras la calcinación. Las nuevas superficies de ruptura también poseen capacidad fotocatalítica.
En otra realización particular, el método de preparación del elemento de la presente invención puede comprender además una etapa adicional (e) de eliminación de polvo de la superficie de la pieza secada y/o calcinada previamente (pieza resultante de la etapa (d)).
Para ello se lava con agua o sopla con aire la superficie de la pieza para eliminar polvo superficial.
Aplicaciones del elemento fotocatalizador de la presente invención
El elemento fotocatalítico de la presente invención presenta una aplicación potencial en la reducción de contaminantes o en la desinfección tanto de fluidos como de superficies de objetos en contacto con los mismos. Por ello, un tercer aspecto de la presente invención está dirigido a un método de descontaminación fotocatalítica de fluidos o superficies en contacto con dichos fluidos, que comprende poner en contacto dicho fluido con el elemento fotocatalizador como se define anteriormente, y aplicar radiación
ultravioleta al elemento fotocatalizador.
El método de descontaminación fotocatalítica de la presente invención puede ser aplicado en fluidos, tanto a líquidos como a gases. Dentro de líquidos están especialmente indicados el agua ya sea destilada, natural, residual o industrial, y los aceites industriales y líquidos derivados de su producción. Dentro de los gases, está especialmente indicado para la descontaminación de aire. También puede emplearse para la descontaminación fotocatalítica de superficies en contacto con dichos fluidos, como, por ejemplo, para desinfección de material quirúrgico o sanitario de campaña, introducido en un recipiente que permita el paso de la radiación necesaria y que contenga agua y el fotocatalizador, dicho recipiente expuesto al sol.
Se denomina "radiación ultravioleta” o "radiación UV” a la radiación electromagnética cuya longitud de onda está comprendida aproximadamente entre los 10 nm y los 400 nm. En una realización preferida, la radiación ultravioleta aplicada es ultravioleta cercana (NUV - longitudes de onda entre 400 y 300 nm) o ultravioleta A (UVA -longitudes de onda entre 400 y 315 nm). Se puede emplear tanto radiación natural (solar) como radiación artificial (por ejemplo, lámparas de UV), así como fuentes de radiación natural (solar) directa o con concentradores solares con los que se logra acelerar el proceso de degradación de contaminantes.
El método de descontaminación fotocatalítica de la presente invención puede ser aplicado en la eliminación y/o degradación de contaminantes orgánicos y microorganismos. El término "contaminante orgánico” se refiere, en una realización particular, a contaminantes químicos sintéticos que, al ser compuestos artificiales, las bacterias y demás organismos no pueden descomponerlos/degradarlos fácilmente. Estos compuestos incluyen pesticidas, insecticidas organoclorados, herbicidas, bifenilos policlorados (PCB) y medicamentos. Ejemplos no limitativos de contaminantes orgánicos que pueden ser eliminados y/o degradados con el elemento fotocatalítico de la presente invención son fenol y derivados como clorofenol, benceno, naranja de metilo, azul de metileno, terbumetón, difenoconazol, paracetamol, ofloxacino, cafeína, carbamazepina, ketoprofeno, ibuprofeno, diclofenaco, ácido clofíbrico, sotalol, metoprolol, propranolol, diquat y, en general, todos los compuestos contenidos en la lista de sustancias bajo vigilancia de la Directiva Marco del Agua de la Unión Europea (L. Gomez Cortes, D. Marinov, I. Sanseverino, A. Navarro Cuenca, M. Niegowska, E.
Porcel Rodríguez, T. Lettieri, Selection of substances for the 3rd Watch List under the Water Framework Directive, EUR 30297 EN, Publications Office of the European Union, Luxembourg (2020) DOI: 10.2760/194067).
El término “microorganismos” incluye bacterias, virus, protozoos y algunos hongos. Ejemplos no limitativos de microorganismos que pueden ser eliminados con el método de la invención son Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Klebsiella pneumoniae y Staphylococcus Aureus.
En el contexto de la presente invención, el término “carga” se refiere a la cantidad en masa de elemento fotocatalizador por volumen de fluido. Los autores de la presente invención han observado que un aumento de la carga de elemento fotocatalizador, aumenta la velocidad de degradación, hasta alcanzar un valor máximo al cubrir totalmente la superficie irradiada del fotorreactor.
Los autores de la presente invención han observado una importante capacidad de adsorción de contaminantes cuando el elemento fotocatalizador de la presente invención comprende una arcilla o zeolita. Esto permite eliminar o degradar algunos contaminantes también durante la fase oscura (sin fuente de radiación u horas nocturnas).
En una realización preferida, el material con actividad fotocatalítica del elemento fotocatalítico en el método de descontaminación fotocatalítica definido anteriormente es óxido de titanio u óxido de zinc.
Un aspecto final de la presente invención está dirigido al uso del elemento fotocatalizador como se define anteriormente, en la descontaminación fotocatalítica de fluidos, tanto líquidos como gases, o superficies en contacto con los mismos. En una realización particular, el fluido es agua residual o agua para su empleo en el consumo. En otra realización particular, el fluido es aceite vegetal y/o fluidos resultantes de su producción.
El elemento fotocalítico de la presente invención puede emplearse depositado en el fondo de un fotorreactor de un material que permita el paso de la radiación necesaria (por ejemplo, reactores tubulares de flujo o balsas horizontales al aire libre) en el que
se encuentra un fluido estático o dinámico, o contenido en recipientes de un material que permita el paso de la radiación necesaria y donde se encuentra el fluido a descontaminar (por ejemplo, botellas de PET, como en el método SODIS). El elemento fotocatalítico de la presente invención puede emplearse también como elemento estructural, por ejemplo, en forma de ladrillo en muros o paredes para eliminación y/o degradación de contaminantes en el aire, o como baldosa, por ejemplo, en lugares de baño o de almacenamiento de agua para eliminación y/o degradación de contaminantes en agua residual o de consumo, u otros fluidos.
Otra ventaja del elemento fotocatalítico de la presente invención es que no precisa separación posterior para su reutilización, lo que lo hace una alternativa atractiva frente a fotocatalizadores basados en nanopartículas cuya separación del medio es compleja y costosa.
EJEMPLOS
Materiales: TiO2-P25 (Aeroxide TiO2 P25, Evonik Industries), TiO2-anatasa (Sigma Aldrich, 99,8%, Ref. 232033), ZnO (Sigma Aldrich, reactivo ACS, Ref. 251607), Zeolita (Sigma Aldrich, Ref. 208604, triturada con un mortero y tamizada (malla 150, 0,1 mm)), lodo rojo de bauxita (residuo industrial en la producción de alúmina; análisis químico: 37,22% Fe2O3, 20,10% TiO2, 12,40% AbO3, 6,30% CaO, 4,64% Na2O, 3,81% SiO2, 1,80% CO32-y 0,51% P2O5; análisis mineralógico semicuantitativo: 50% rutilo, 30-50% hematita, 3-10 magnetita, 3-10% ilmenita y 3-10% boehmita), cemento (mortero seco de cemento Portland M7,5 de Propamsa), arcilla hematita (mina Cháabet El Ballout, en Souk Ahras, en el nordeste de Argelia; análisis mineralógico: mayoritariamente hematita; análisis químico: 76,06% Fe2O3, 4,75% SiO2, 2,64% CaO, 0,38% AhO3 y 0,17% MgO), arcilla bentonita (Sigma Aldrich, Ref. 285234), arcilla P1M2 (Cuenca Sedimentaria Miocénica de Loja, en Ecuador; análisis mineralógico cualitativo: moscovita, illita, cristobalita y montmorillonita; análisis químico: 56,2% SiO2, 12,7% Al2O3, 12,3% CaO, 11,8% MgO, 3,2% Fe2O3, 2,2% K2O, 1,2% Na2O y 0,3% TiO2); arcilla ZRS-A (región El-Hoggar, en el sur de Argelia; análisis mineralógico cualitativo: caolinita, clorargirita, goethita y cuarzo; análisis químico: 42,8% SiO2, 31,7% AhO3, 14,3% Fe2O3, 2,4% Ag, 2,1% TiO2, 1,6% MgO, 1,4% K2O, 1,3% Na2O, 1,3% Cl, 0,16% P2O5 y 0,15 CaO), arcilla ZRS-B (región El-Hoggar, en el sur de Argelia; análisis mineralógico: caolinita, goethita, cuarzo, albita y oligoclasa; análisis químico: 44,3%
SÍO2, 30,2% AI2O3, 16,5% Fe2Os, 2,7% TÍO2, 1,7% MgO, 1,6% K2O, 1,5% CaO, 0,48% Na2O, 0,23% P2O5 y 0,10 MnO), arcilla BP50 (de Cerámicas El Progreso, combinación de arcilla B y arcilla P mezcladas al 50% en masa; análisis mineralógico de arcilla B: 25% caolinita, 20% cuarzo y 45% illita; análisis químico de la arcilla B: 63,3% SiO2, 19,3% Al2O3, 8,0% Fe2O3, 2,35% K2O, 1,4% MgO, 1,1% TiO2, 0,33% CaO y 0,25% Na2O; análisis mineralógico de la arcilla P: 30% caolinita, 18% cuarzo y 40% illita; análisis químico de la arcilla P: 61,6% SiO2, 21,0% AhO3, 7,9% Fe2O3, 2,0% K2O, 1,1% TiO2, 0,6% MgO, 0,2% Na2O y 0,1% CaO). Las arcillas fueron empleadas sin tratamiento químico previo.
Ejemplo 1 — Preparación de fotocatalizador de la presente invención.
1,0 g de arcilla seca en polvo tipo P1M2 (tras su obtención de la mina es molida, sin ningún otro proceso posterior) se añadió a 4,0 g de TiO2 Evonik P25 (para un compuesto de composición final 80% en masa de TiO2) en un vaso de precipitados. Se mezcló cuidadosamente hasta obtener una mezcla totalmente homogénea. Seguidamente se añadió agua destilada gota a gota mientras se siguió mezclando hasta obtener la plasticidad adecuada para permitir su extrusión (aproximadamente un volumen total de 6 mL de agua). Esta mezcla se extrudió, empleando una jeringa con pivote de diámetro interno 2,0 mm, para producir largos cilindros de la mezcla sobre una superficie limpia de aluminio. A continuación, se secó en una estufa a 90 °C durante 12 horas y se dejó enfriar hasta temperatura ambiente. Estos largos cilindros se partieron manualmente en pequeños pellets (longitud aproximada 0,5 cm), que se colocaron en una cápsula de porcelana y se calcinaron a 600 °C durante 3 horas en una mufla, con una rampa de calentamiento de 5 °C min-1 y un lento enfriamiento no forzado dentro de la propia mufla hasta temperatura ambiente. Se enjuagaron con abundante agua destilada para eliminar posibles residuos de polvo y partículas sueltas, y se secaron en una estufa a 90 °C.
Ejemplo 2 — Degradación de fenol con fotocatalizador y radiación artificial. Influencia de la concentración del material con actividad fotocatalítica.
Se evaluó la fotodegradación de fenol en reactor de flujo con radiación UVA-Vis y empleando pellets de fotocatalizador preparados de acuerdo a la invención, preparados como se describe en el Ejemplo 1 y con distintas proporciones en su
composición — Figura 1. [Fenol] = 10 ppm; T = 25 °C; carga de fotocatalizador = 4 g L-1; composición de fotocatalizador: TiO2-P25 y arcilla P1M2 con las siguientes concentraciones de TiO2-P25: 0% (■), 20% (•), 40% (▲), 60% (▼), 80% (o) y 100% (□); rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C; fuente de radiación: lámpara de vapor de mercurio de media presión con filtro para radiación < 350 nm. Los valores de la Tabla 1 fueron determinados para la constante cinética de orden 1 empleando los datos mostrados en la Figura 1.
Se observó una mejor actividad fotocatalítica del elemento fotocatalizador para TiO2-P25 en un porcentaje entre el 60% y 80% en masa, incluso mejor que con 100% de TiO2-P25 (sin arcilla P1M2).
Tabla 1
Ejemplo 3 — Degradación de fenol con fotocatalizador y radiación artificial. Influencia de la temperatura de calcinación.
Se evaluó la fotodegradación de fenol en reactor de flujo con radiación UVA-Vis y empleando pellets de fotocatalizador de acuerdo a la invención, preparados como se describe en el Ejemplo 1 y con distintas temperaturas de calcinación — Figura 2.
[Fenol] = 10 ppm; T = 25 °C; carga de fotocatalizador = 4 g L-1; composición de fotocatalizador: TiO2-P2560% y arcilla P1M240%; rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 500 °C (■), 600 °C (•) y 700 °C (▲); fuente de radiación: lámpara de vapor de mercurio de media presión con filtro para radiación < 350 nm. Los valores de la Tabla 2 fueron determinados para la constante cinética de orden 1 empleando los datos mostrados en la Figura 2.
Tabla 2
Se observó una mejor actividad fotocatalítica del elemento fotocatalizador para menores temperaturas de calcinación (500 °C).
Ejemplo 4 — Degradación de fenol con fotocatalizador y radiación solar. Influencia de la concentración del material con actividad fotocatalítica.
Se evaluó la fotodegradación de fenol en reactor batch con radiación solar y empleando pellets de fotocatalizador de acuerdo a la invención, preparados como se describe en el Ejemplo 1 y con distintas proporciones en su composición — Figura 3.
[Fenol] = 10 ppm; T ambiente; carga de fotocatalizador = 20 g L-1; composición de fotocatalizador: TiO2-P25 y arcilla P1M2 con las siguientes concentraciones de TiO2-P25: 0% (■), 20% (•), 40% (▲), 60% (▼), 80% (o) y 100% (□); rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C; radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm. Los valores de la Tabla 3 fueron determinados para la constante cinética de orden 1 empleando los datos mostrados en la Figura 3.
Tabla 3
Al igual que en el Ejemplo 2, se observó una mejor actividad fotocatalítica del elemento fotocatalizador para TiO2-P25 en un porcentaje entre el 60% y 80% en masa, incluso
mejor que con 100% de TiO2-P25 (sin arcilla P1M2).
Ejemplo 5 — Degradación de fenol con fotocatalizador y radiación solar. Recuperación y reutilización del fotocatalizador.
Se evaluó la fotodegradación de fenol en reactor batch con radiación solar y empleando pellets de fotocatalizador de acuerdo a la invención, preparados como se describe en el Ejemplo 1 — Figura 4. Tras cada uso, el fotocatalizador fue recuperado, enjuagado con agua, secado al aire y utilizado de nuevo. [Fenol] = 10 ppm; T ambiente; carga de fotocatalizador = 20 g L-1; composición de fotocatalizador: TiO2-P25 60% y arcilla P1M2 40% ( |) o TiO2-P25 80% y arcilla P1M2 20% (|); rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C; radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm. Los valores de la Tabla 4 fueron determinados para la constante cinética de orden 1 empleando los datos mostrados en la Figura 4.
Tabla 4
Se observó una buena actividad fotocatalítica del elemento fotocatalizador incluso después de ser reutilizado 10 veces. Esto supone una ventaja respecto a fotocatalizadores soportados empleados habitualmente en el estado de la técnica debido a una progresiva pérdida de actividad por desprendimiento de la fina capa de fotocatalizador en su superficie. También supone una ventaja frente a fotocatalizadores basados en nanopartículas empleados habitualmente en el estado de la técnica, ya
que como se ha demostrado, el elemento fotocatalizador de la presente invención permite su recuperación y reutilización de manera altamente eficaz.
Ejemplo 6 — Degradación de fenol con fotocatalizador y radiación solar. Influencia de la temperatura de calcinación.
Se evaluó la fotodegradación de fenol en reactor batch con radiación solar y empleando pellets de fotocatalizador de acuerdo a la invención, preparados como se describe en el Ejemplo 1 con distintas temperaturas de calcinación — Figura 5. [Fenol] = 10 ppm; T = 25 °C; carga de fotocatalizador = 20 g L-1; composición de fotocatalizador: TiO2-P2580% y arcilla P1M220%; rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 500 °C (■), 600 °C (•) y 700 °C (▲); radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm. Los valores de la Tabla 5 fueron determinados para la constante cinética de orden 1 empleando los datos mostrados en la Figura 5.
Tabla 5
Al igual que para el Ejemplo 3, se observó una mejor actividad fotocatalítica del elemento fotocatalizador para menores temperaturas de calcinación (500 °C) disminuyendo considerablemente por encima de 600 °C.
Ejemplo 7 — Degradación de fenol con fotocatalizador y radiación solar. Influencia de la carga del fotocatalizador (I).
Se evaluó la fotodegradación de fenol en reactor batch con radiación solar y empleando distintas cargas de pellets de fotocatalizador de acuerdo a la invención, preparados como se describe en el Ejemplo 1 — Figura 6. [Fenol] = 10 ppm; T ambiente; carga de fotocatalizador = 20 g L-1 (■), 40 g L-1 (•), 60 g L-1 (▲) y 80 g L-1 (▼); composición de fotocatalizador: TiO2-P25 60% y arcilla P1M2 40%; rampa de
calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C; radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm. Los valores de la Tabla 6 fueron determinados para la constante cinética de orden 1 empleando los datos mostrados en la Figura 6.
Tabla 6
Se observó una mejor actividad fotocatalítica del elemento fotocatalizador para mayores cargas de fotocatalizador.
Ejemplo 8 — Degradación de fenol con fotocatalizador y radiación solar. Influencia de la carga del fotocatalizador (II).
Se evaluó la fotodegradación de fenol en reactor batch con radiación solar y empleando distintas cargas de pellets de fotocatalizador de acuerdo a la invención, preparados como se describe en el Ejemplo 1 — Figura 7. [Fenol] = 10 ppm; T ambiente; carga de fotocatalizador = 20 g L-1 (■), 40 g L-1 (•), 60 g L-1 (▲) y 80 g L-1 (▼); composición de fotocatalizador: TiO2-P25 80% y arcilla P1M2 20%; rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C; radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm. Los valores de la Tabla 7 fueron determinados para la constante cinética de orden 1 empleando los datos mostrados en la Figura 7.
Tabla 7
Se observó una mejor actividad fotocatalítica del elemento fotocatalizador para mayores cargas de fotocatalizador.
Ejemplo 9 — Degradación de fenol con fotocatalizador y radiación solar. Influencia de la composición del material con actividad fotocatalítica.
Se evaluó la fotodegradación de fenol en reactor batch con radiación solar y empleando pellets de fotocatalizador de acuerdo a la invención, preparados como se describe en el Ejemplo 1 y con distintas composiciones del material con actividad fotocatalítica — Figura 8. [Fenol] = 10 ppm; T ambiente; carga de fotocatalizador = 20 g L-1; composición de fotocatalizador: arcilla P1M2 40% / 20% y TiO2-P25 60% (■) / 80% (•), TiO2-Anatasa 60% (▲) / 80% (▼) o ZnO 60% (o) / 80% (□); rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C; radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm. Los valores de la Tabla 8 fueron determinados para la constante cinética de orden 1 empleando los datos mostrados en la Figura 8.
Tabla 8
Ejemplo 10 — Degradación de fenol con fotocatalizador y radiación solar. Influencia de la composición del material aglomerante o conglomerante.
Se evaluó la fotodegradación de fenol en reactor batch con radiación solar y empleando pellets de fotocatalizador de acuerdo a la invención, preparados como se describe en el Ejemplo 1 y con distintas composiciones del material aglomerante o conglomerante — Figura 9. [Fenol] = 10 ppm; T ambiente; carga de fotocatalizador = 20 g L-1; composición de fotocatalizador: TiO2-P2580% y 20% de zeolita (■), lodo rojo (•), cemento (▲) o arcillas P1M2 (▼), BP50 (♦), hematita (□), bentonita (o), ZRS-A (0)
o ZRS-B (*); rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C, excepto cemento; radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’' N y altitud 60 msnm. Los valores de la Tabla 9 fueron determinados para la constante cinética de orden 1 empleando los datos mostrados en la Figura 9.
Tabla 9
Ejemplo 11 — Degradación de fenol con fotocatalizador y radiación solar. Degradación en distintas matrices acuosas.
Se evaluó la fotodegradación de fenol en varias matrices acuosas en reactor batch con radiación solar y empleando pellets de fotocatalizador de acuerdo a la invención, preparados como se describe en el Ejemplo 1 — Figura 10. [Fenol] = 10 ppm: disuelto en agua destilada (■), agua de río (•), agua de mar (▲) o agua residual urbana (▼); T ambiente; carga de fotocatalizador = 20 g L-1; composición de fotocatalizador: TiO2-P25 80% y arcilla P1M220%; rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C; radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm. Los valores de la Tabla 10 fueron determinados para la constante cinética de orden 1 empleando los datos mostrados en la Figura 10.
Tabla 10
Ejemplo 12 — Degradación de fenol con y sin fotocatalizador con un concentrador solar.
Se evaluó la fotodegradación de fenol en reactor batch en un concentrador solar y empleando, o no, pellets de fotocatalizador de acuerdo a la invención, preparados como se describe en el Ejemplo 1 — Figura 11. [Fenol] = 10 ppm; T ambiente; sin fotocatalizador (■) o con carga de fotocatalizador = 20 g L-1; composición de fotocatalizador: TiO2-P2560% y arcilla P1M240% (•) o TiO2-P2580% y arcilla P1M2 20% (▲); rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C; radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm; las tres muestras fueron degradadas simultáneamente en un concentrador solar parabólico de 1,5 m de diámetro. Los valores de la Tabla 11 fueron determinados para la constante cinética de orden 1 empleando los datos mostrados en la Figura 11.
Tabla 11
Ejemplo 13 — Degradación de distintos contaminantes con fotocatalizador y radiación solar.
Se evaluó la fotodegradación de distintos contaminantes modelo (fenol (hidrocarburo aromático), naranja de metilo (colorante azoico), terbumetón (herbicida), bromuro de hexilpiridinio (HPyBr, líquido iónico) y difenoconazol (fungicida)) en reactor batch con radiación solar y empleando pellets de fotocatalizador de acuerdo a la invención, preparados como se describe en el Ejemplo 1 — Figura 12. [Contaminante] = 10 ppm: fenol (■), naranja de metilo (•), terbumetón (▲), HPyBr (▼) o difenoconazol (5 ppm, □); T ambiente; carga de fotocatalizador = 20 g L-1; composición de fotocatalizador: TiO2-P25 80% y arcilla P1M2 20%; rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C; radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm, excepto
difenoconazol, que se ha medido durante el verano austral, latitud 3°59’26’’ S y altitud 2060 msnm. Los valores de la Tabla 12 fueron determinados para la constante cinética de orden 1 empleando los datos mostrados en la Figura 12.
Tabla 12
Ejemplo 14 — Degradación de distintos contaminantes con radiación solar.
Se evaluó la fotodegradación de distintos contaminantes modelo (fenol (hidrocarburo aromático), naranja de metilo (colorante azoico), terbumetón (herbicida), bromuro de hexilpiridinio (HPyBr, líquido iónico) y difenoconazol (fungicida)) en reactor batch con radiación solar — Figura 13. [Contaminante] = 10 ppm: fenol (■), naranja de metilo (•), terbumetón (▲), HPyBr (▼) o difenoconazol (5 ppm, □); T ambiente; radiación solar durante el verano boreal en las horas centrales del día, latitud 43°22’17’’ N y altitud 60 msnm, excepto difenoconazol, que se ha medido durante el verano austral, latitud 3°59’26’’ S y altitud 2060 msnm. Los valores de la Tabla 13 fueron determinados para la constante cinética de orden 1 empleando los datos mostrados en la Figura 13.
Tabla 13
Ejemplo 15 — Inactivación de distintas bacterias con fotocatalizador y radiación solar.
Se evaluó la fotoinactivación de distintas bacterias en reactor batch con radiación solar y empleando pellets de fotocatalizador de acuerdo a la invención y preparados como se describe en el Ejemplo 1 — Figura 14. Las flechas muestran los tiempos que corresponden al recuento cero para cada bacteria. [Bacterias] = 5.0 unidades McFarland (equivalente a una concentración aproximada de 106 unidades formadoras de colonias por mL): Escherichia coli (■), Enterococcus faecalis (•), Klebsiella pneumoniae (▲) o Staphylococcus aureus (▼); T ambiente; carga de fotocatalizador = 20 g L-1; composición de fotocatalizador: TiO2-P2580% y arcilla P1M220%; rampa de calentamiento: 5 °C min-1; tiempo de calcinación: 3 h; temperatura de calcinación: 600 °C; radiación solar durante el verano austral en las horas centrales del día, latitud 3°59’26’’ S y altitud 2060 msnm. Los valores de la Tabla 14 fueron determinados para la constante cinética de orden 1 empleando los datos mostrados en la Figura 14.
Tabla 14
Ejemplo 16 — Inactivación de distintas bacterias con radiación solar.
Se evaluó la fotoinactivación de distintas bacterias en reactor batch con radiación solar — Figura 15. A pesar del elevado valor de la constante cinética, no se alcanza el recuento cero para ninguna bacteria en los primeros 60 minutos. [Bacterias] = 5.0 unidades McFarland (equivalente a una concentración aproximada de 106 unidades formadoras de colonias por mL): Escherichia coli (■), Enterococcus faecalis (•), Klebsiella pneumoniae (▲) o Staphylococcus aureus (▼); T ambiente; radiación solar durante el verano austral en las horas centrales del día, latitud 3°59’26’’ S y altitud 2060 msnm. Los valores de la Tabla 15 fueron determinados para la constante cinética de orden 1 empleando los datos mostrados en la Figura 15.
Tabla 15
Claims (13)
1. Elemento fotocatalizador que comprende:
- un material con actividad fotocatalítica; y
- un material aglomerante y/o un material conglomerante,
donde el material con actividad fotocatalítica y el material aglomerante y/o el material conglomerante están dispersos por todo el elemento fotocatalizador.
2. Elemento fotocatalizador según la reivindicación 1, donde el material con actividad fotocatalítica se encuentra en una cantidad entre 20% y 99% en masa respecto a la masa total del elemento fotocatalizador.
3. Elemento fotocatalizador según cualquiera de las reivindicaciones 1o 2, donde el material con actividad fotocatalítica es un óxido metálico semiconductor o una mezcla de dos o más óxidos metálicos semiconductores.
4. Elemento fotocatalizador según la reivindicación 3, donde el óxido metálico semiconductor es óxido de titanio u óxido de zinc.
5. Elemento fotocatalizador según la reivindicación 4, donde el óxido metálico semiconductor es óxido de titanio en forma de anatasa u óxido de titanio P25.
6. Elemento fotocatalizador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el material aglomerante o material conglomerante es un material cerámico o una combinación de dos o más materiales cerámicos.
7. Elemento fotocatalizador según la reivindicación 6, donde el material cerámico es una arcilla o una zeolita.
8. Método de preparación del elemento fotocatalizador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende las etapas de:
a) mezclar el material con actividad fotocatalítica con el material aglomerante y/o material conglomerante hasta obtener una mezcla homogénea;
b) añadir agua a la mezcla resultante en la etapa anterior para dar lugar a una pasta;
c) conformado de la pasta resultante en la etapa anterior; y
d) secar y/o calcinar la pieza resultante en la etapa anterior.
9. Método de preparación del elemento fotocatalizador según la reivindicación 8, donde el conformado de la etapa (c) se realiza por moldeo, prensado, o extrusión.
10. Método de preparación del elemento fotocatalizador según cualquiera de las reivindicaciones 8 y 9, que comprende además una etapa (e) de eliminación de polvo de la superficie de la pieza resultante de la etapa (d).
11. Método de descontaminación fotocatalítica de fluidos o superficies en contacto con dichos fluidos, que comprende poner en contacto dicho fluido con el elemento fotocatalizador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, y aplicar radiación ultravioleta al elemento fotocatalizador.
12. Método de descontaminación fotocatalítica de fluidos según la reivindicación 11, donde el contaminante es un contaminante orgánico o un microorganismo.
13. Uso del elemento fotocatalizador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en la descontaminación fotocatalítica de fluidos o superficies en contacto con dichos fluidos.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000109382A (ja) * | 1998-10-06 | 2000-04-18 | Kazuko Kimura | 光触媒用二酸化チタン釉薬陶器とこの陶器を利用した雑排水及び屎尿の処理方法 |
| US20090175757A1 (en) * | 2007-05-14 | 2009-07-09 | Northwestern University | Titanium dioxide, single-walled carbon nanotube composites |
| CN106039988A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-10-26 | 重庆交通大学 | 一种空气净化砖及其制备方法 |
| CN108722422A (zh) * | 2017-04-21 | 2018-11-02 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种赤泥活化改性的方法及应用 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2003246667A1 (en) | 2002-07-09 | 2004-01-23 | Institut Fur Neue Materialien Gemeinnutzige Gmbh | Substrates comprising a photocatalytic tio2 layer |
| GB0804365D0 (en) | 2008-03-10 | 2008-04-16 | Dublin Inst Of Technology | Synthesis of nanoporous semi-conducting oxides |
-
2020
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-
2021
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- 2021-12-28 WO PCT/ES2021/070940 patent/WO2022144481A1/es active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000109382A (ja) * | 1998-10-06 | 2000-04-18 | Kazuko Kimura | 光触媒用二酸化チタン釉薬陶器とこの陶器を利用した雑排水及び屎尿の処理方法 |
| US20090175757A1 (en) * | 2007-05-14 | 2009-07-09 | Northwestern University | Titanium dioxide, single-walled carbon nanotube composites |
| CN106039988A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-10-26 | 重庆交通大学 | 一种空气净化砖及其制备方法 |
| CN108722422A (zh) * | 2017-04-21 | 2018-11-02 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种赤泥活化改性的方法及应用 |
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Ref document number: 2916381 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20220630 |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2916381 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20230420 |