Modelado de un reactor fotoelectroquímico tubular, basado en los fenómenos interfaciales y de transporte, para el tratamiento de agua de producción proveniente de recobro químico (2019)
En los últimos años, dos grandes áreas de investigación se han desarrollado con el fin de llevar la fotoelectrocatálisis a una etapa de madurez: la investigación química básica en la síntesis de materiales fotocatalíticos y la investigación aplicada en el diseño de reactores fotoelectrocatalíticos. En este trabajo se abordaron estas dos áreas del conocimiento para llevar a cabo el diseñó, evaluación y modelado de un nuevo reactor fotoelectroquímico tubular (T-PECR) con electrodos concéntricos e iluminación externa, encaminado al tartamiento de aguas de producción proveniente de recobro químico. Como fotoánodo (electrodo externo) se empleó en una malla expandida cilíndrica de titanio recubierta con una película de S-TiO2. Como cátodo (electrodo interno) se empleó una malla expandida cilíndrica de acero inoxidable niquelada. Con el fin de describir el comportamiento tanto global como local del T-PECR se realizaron estudios de simulación 3D de la hidrodinámica en estado estable (ecuaciones de Navier-Stokes con promedios de Reynolds empleando un modelo de turbulencia para bajo número de Reynolds, RANS-LRN) y transferencia de masa en estado transitorio (ecuación de convección-difusión), tanto en régimen laminar como turbulento. Para validar los resultados de la simulación se utilizaron datos experimentales de distribución del tiempo de residencia (DTR) obtenida mediante una metodología estimulo-respuesta con una señal "tipo escalón". Finalmente, los resultados previos permitieron desarrollar un modelo matemático para describir la oxidación fotoelectroquímica un surfactante aniónico (Enordet O242) presente en las aguas producción sintética. El empleo de simulación CFD y su validación por técnicas de DTR permitieron una mejor comprensión de los fenómenos de micromezclado y macromezclado en el reactor T-PECR. Los resultados de esta investigación permitieron establecer que es necesario un modelo matemático compuesto por tres ecuaciones de diseño para describir la oxidación fotoelectroquímica de un surfactante aniónico presentes en aguas de producción sintética. *Tesis de doctorado **Facultad de Fisicoquímicas. Escuela de Ingeniería Química. Director: Julio Andrés Pedraza Avella, Codireactora: Martha Eugenia Niño