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Tesis

Desarrollo de reactores basados en películas de materiales mesoporosos para la destrucción de nitratos disueltos en agua

2011



Nombre Silvia Milagros ZAMBRANO GONZÁLEZ
Licenciada en Química - Universidad de los Andes – Mérida - Venezuela
Magíster en Ciencia y Tecnología de Materiales - Instituto Sabato UNSAM/CNEA - Argentina
Directores Dr. Andrés ZELCER.  CNEA  - Argentina
Dr. Martín BELLINO.  CNEA, CONICET - Argentina
Lugar de realizaciónGerencia Química – Centro Atómico Constituyentes - CNEA - Argentina
Fecha Defensa 27/04/2011
Jurado Dr. Roberto CANDAL.  UNSAM - Argentina
Dra Adriana MÁRQUEZ.  UBA, CONICET - Argentina
Lic. Gerardo THERN.  CNEA, UNSAM - Argentina
Código IS/T 122/11

Título completo

Desarrollo de reactores basados en películas de materiales mesoporosos para la destrucción de nitratos disueltos en agua

Resumen

En este trabajo se sintetizaron y estudiaron filmes de oxido de titanio mesoporoso dopado con bismuto e incluidos con nanopartículas (NP) de plata para la eliminación fotocatalítica de nitratos (NO3-) disueltos en agua. Los filmes se prepararon mediante dip coating sobre sustratos de vidrio, combinando reacciones sol-gel y Autoensamblado Inducido por Evaporación y se caracterizaron estructuralmente por diversas técnicas. Se estudió el efecto de diferentes parámetros sobre la velocidad de degradación fotocatalítica de nitratos empleando los filmes mencionados. Los parámetros explorados incluyen: el grosor, el tiempo de reacción, la distancia lámpara-filme, la concentración de NO3- en solución, la relación molar [NO3-] : [CO2 H2 ], la introducción de NP de plata y el dopaje con bismuto. Se encontró que la degradación fotocatalítica de NO3- disuelto en agua depende fuertemente de los primeros tres factores mencionados; y que se ve fuertemente incrementada con la introducción de NP de plata. La máxima capacidad fotocatalítica se obtuvo con los filmes a los cuales se introdujeron nanopartículas de plata, en especial con los de mayor grosor (850 nm); los cuales, para una concentración inicial de nitratos de 50 ppm y luego de 5 h de irradiación, eliminaron alrededor de 7,5 ppm/cm2h de NO3-. Bajo estas condiciones la generación de subproductos indeseables fue baja, produciéndose 0,7 ppm de amoníaco y una concentración de nitrito por debajo del límite de detección, siendo este último de 3 ppm.

Complete Title

Development of mesoporous material film based reactors for the destruction of nitrates dissolved in water

Abstract

In this work bismuth doped and silver nanoparticles (NP) infiltrated titania films were synthesized and studied with regard to their application in photocatalytic degradation of nitrates (NO3-) dissolved in water. The films were prepared by dip coating using the combination of two process, sol gel reactions and evaporation induced self assembly, and subsequently characterized using diferent appropiate techniques. The influence of the following parameters on the photocatalytic performance using films was investigated; film thickness, reaction time, light-film distance, NO3- concentration, molar ratio molar [NO3-] : [CO2 H2 ], introduction of silver NP and bismuth doping. It was found that degradation of NO3- is primarily influenced by the first three factors, as well as the introduction of silver NP. The best results regarding photocatalysis and removal of nitrates were obtained using the thickest films (850 nm) infiltrated with silver nanoparticles. The capacity to remove nitrates was determined to be 7.3 ppm/cm2h for 5 h and an initial concentration of 50 ppm. At the conditions low concentrations of undesirable byproducts were generated, producing 0.7 ppm of ammonia, nitrites being below the detection limit (3 ppm).

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