Rutilo en polvo y en adición a pasta de cemento : procesos fotocatáliticos para la descontaminación de agua
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Date
2021
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Abstract
La contaminación del agua es un fenómeno asociado a los residuos descargados al ambiente.
Actualmente se están investigando alternativas económicamente viables como los Procesos
de Oxidación Avanzada (AOP inglés), en donde un material actúa como fotocatalizador y
oxida los contaminantes en presencia de luz, en medio acuoso y gaseoso. Dentro de los
materiales fotocatalíticos se destaca el dióxido de titanio (TiO2) en tres fases cristalinas
anatasa, rutilo y brookita. Las cuales tienen un máximo de absorción en la región UV, para
alcanzar la zona visible se ha investigado la modificación química con precursores metálicos
y no metálicos, principalmente en la anatasa, que han llegado a la zona visible. Es importante
estudiar las características del rutilo y como mejorar su fotoactividad respecto a la eficiencia
encontrada con anatasa. Otro desafío del TiO2 es el medio de soporte que lo exponga en una
amplia superficie; por esto el uso de materiales en base a cemento ofrecen una alternativa
con una amplia superficie de exposición en la industria de la construcción. En esta
investigación se propone analizar la actividad fotocatalítica en una solución modelo de azul
de metileno, de los materiales derivados de la arena de rutilo chilena y soportados en pasta
de cemento, buscando correlacionarlos con las propiedades fisicoquímicas, explicando los procesos de fotocatálisis heterogénea. Se emplearon diferentes técnicas de caracterización
tales como difracción de rayos X (XRD inglés, espectroscopia de reflectancia difusa (DRS
inglés), espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS inglés), entre otras. La fotocatálisis
se realizó en reactores de cuarzo expuestos a luz artificial filtrada. Se caracterizaron y
correlacionaron las propiedades superficiales del TiO2 rutilo con la actividad fotocatalítica
del material en polvo y soportado en pasta de cemento. Se obtuvo un 64% de efectividad en
la descontaminación con rutilo nanométrico en polvo y 49% cuando está soportado en pasta
de cemento, aunque los resultados sugieren que al existir menor cantidad de rutilo en la
superficie de la pasta de cemento es posible que la efectividad sea más alta cuando está en
pasta de cemento que cuando se encuentra en polvo. Se recomienda posteriormente analizar
la sustentabilidad del ciclo de vida para establecer la conveniencia del uso en la industria de
la construcción.
Description
Tesis (Doctor en Ciencias de la Ingeniería)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2021