DETOX-H2S – CM S-0505/AMB/0406
FOROS DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA madri+d 2008TECNOLOGÍAS DE AGUA
Programa DETOX-H2 S - CM
DESARROLLO DE UN NUEVO SISTEMA DE ELIMINACIÓN DE COMPUESTOS TÓXICOS Y CORROSIVOS EN AIRE GENERADOS EN DEPURADORAS DE AGUAS RESIDUALES
Coordinador: Dr. Benigno Sánchez CabreroCIEMAT
Aplicaciones Ambientales de la Radiación Solar en Aire
Jornada Ciencia-Empresa 6 de marzo de 2008 Universidad de Alcalá
Grupos Participantes: CIEMAT, ICP-CSIC, ICV-CSIC y UNEDCIEMAT: Departamento de Energía. Aplicaciones Ambientales de la
Radiación Solar en Aire (PSA-DER)CSIC: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP)CSIC: Instituto de Cerámica y Vidrio (ICV)UNED: Grupo de Catálisis no convencional aplicado a la Química Verde
Grupos asociados:UW: University of Wisconsin. Environmental Chemistry & Technology
Program
USCH: Facultad de Química y Biología. Universidad de Santiago de Chile
UENF: Grupo de pesquisa en Química Ambiental. Univ. Do Norte Fluminense. Estado de Rio. Brasil
Empresas asociadas:
Degremónt: Tratamiento de aguas. Francesa
TINEP: Mejor uso y reuso de aguas. Méjico www.tinep.com
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ParticipantesParticipantes
El problemaEl problema
E.D.A.R Murcia - Este
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Significativo a escala local, nacional e internacional
-Turismo-Agricultura-Escasez de agua
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Generación H2 S:• Elevado contenido de SO4
2-
• Velocidad del agua baja• Condiciones anaerobias• Temperatura elevada
VLA-ED
• Colectores• Espesadores• Digestores anaerobios
El problemaEl problema
Reducción de los sulfatoscontenidos en las aguas residuales a sulfuros
bacterias del tipo "Desulphovibrio Desulfuricans",
BREVE DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA
OBJETIVO DEL PROGRAMA
- Desarrollar un sistema de tratamiento fotocatalítico activado por radiación solar o lámparas UVA que muestre su operatividad trabajando en condiciones reales de proceso.- Desarrollar un sistema de tratamiento mediante adsorción que permita retener y/o tratar los mismos caudales en las mismas condiciones de proceso.- A partir de ambos sistemas y, en función de los resultados, desarrollar un nuevo sistema mixto fotocatálisis-adsorción, que permita potenciar la actividad que ambos presenten por separado.
El objetivo principal de este programa es el desarrollo de un nuevo sistema de tratamiento de compuestos tóxicos y peligrosos: H2 S, mercaptanos, etc., emitidos al aire en plantas de tratamiento de aguas residuales y responsables de los malos olores que provocan la baja aceptación social de este tipo de instalaciones.
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ObjetivosObjetivos
Cronograma y situaciCronograma y situacióón actualn actual
ACTIVIDADES
Grupo Ejecutor1 Primer
año
Segundo
año Tercer
año
Cuarto
año 1.1 BIBLIOGRAFÍA. Búsqueda, recopilación y análisis Todos 1.2 Evaluación continuada concentraciones de gases en planta CIEMAT, AF Hito 1: Selección inicial de materiales y condiciones de operación Todos 2.1 Preparación de 1as muestras adsorbentes conformados ICP 2.2 Preparación de 1as muestras fotocatalizadores catalizadores soportados CIEMAT, ICV, UM, UENF 2.3 Evaluación de capacidad de adsorción y regeneración de materiales base ICP 2.4 Evaluación de la actividad fotocatalítica laboratorio 1as muestras CIEMAT, UM, UENF 2.5 Caracterización muestras adsorbentes. Propiedades intrínsecas de los materiales UNED, ICV, CIEMAT UM, ICP y USACH 2.6 Caracterización muestras fotocatalizadores. Prop. intrínsecas de los materiales ICV, CIEMAT, UM, UENF Hito 2: Selección de los adsorbentes y catalizadores más prometedores Todos
ICP 3.2 Preparación de fotocatalizadores dopados ICV, CIEMAT, UM, UENF 3.3 Evaluación curvas de adsorción en dinámico y condiciones regeneración. ICP 3.4 Evaluación fotocatalítica de los fotocatalizadores soportados CIEMAT, UM, UENF 3.5 Caracterización muestras de adsorbentes modificados. UNED, ICV, CIEMAT UM, ICP, USACH 3.6 Caracterización muestras de fotocatalizadores modificados. ICV, CIEMAT, UM, ICP, USACH y UENF Hito 3: Selección de adsorbentes y catalizadores 2ª generación. Todos 4.1 Preparación de adsorbentes para ensayos en condiciones reales ICP 4.2 Preparación de fotocatalizadores para ensayos en condiciones reales ICV, CIEMAT 4.3.Evaluación de actividad adsorbentes y protocolo regeneración condiciones reales. ICP, AF 4.4.Tests fotocatalíticos en condiciones reales CIEMAT, AF 4.5 Caracterización muestras de adsorbentes usados en condiciones reales. UNED, ICV, CIEMAT UM, ICP y USACH 4.6 Caracterización muestras de fotocatalizadores usados en condiciones reales. ICV, UNED, CIEMAT UM, ICP y USACH Hito 4: Determinación de resultados en condiciones reales
individualizados para fotocatálisis y adsorción. Todos
5.1 Diseño y construcción de un prototipo de adsorbedor en planta ICP, CIEMAT AF 5.2 Diseño y construcción de un prototipo de foto-reactor en planta CIEMAT, UM, ICP y AF 5.3. Diseño del sistema integrado en planta CIEMAT, ICP, UM y AF 5.4. Montaje y puesta a punto del sistema integrado en planta CIEMAT, ICP, AF Hito 5: Diseño, construcción y montaje de prototipo con sistemas
integrados Todos
6.1 Ensayo del prototipo integrado en condiciones reales. Ensayo de vida CIEMAT, ICP, AF 6.2 Caracterización muestras de adsorbentes usados en sistema integral. UNED, ICV, ICP, CIEMAT UM y USACH 6.3 Caracterización muestras de fotocatalizadores usados en sistema integral. ICV, UNED, ICP, CIEMAT UM y USACH 6.4 Estudio preliminar de factibilidad técnico-económica Todos Hito 6: Informe final Todos Reuniones de coordinación: Ο Parciales , X Completas Todos X Ο Ο X Ο Ο Ο X Ο Ο Ο X Ο X Ο X
PLAN DE ACTIVIDADES DEL PROGRAMA: En rojo las realizadas hasta el 30-12-2007
Flexibilidad conformación:• Placas•Cilindros•Gránulos•Monolitos
Enlace a escala industrial:• Lecho semejante• Tiempo de contacto flexible• Velocidad lineal adaptable
EvaluaciEvaluacióónn
capacidadcapacidad
de adsorcide adsorcióón y n y regeneraciregeneracióónnAdsorbentesAdsorbentes
conformadosconformados
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EvaluaciEvaluacióónn
capacidadcapacidad
de adsorcide adsorcióón y n y regeneraciregeneracióónn
3.60
2.01
0.01
1.22
3.65
0.92
2.48
4.12
0.70
2.512.13
0.76
2.76
0.27
3.52
4.15
1.26
2.38 2.47 2.30
0.01
3.09
2.42
0.08
4.95
13.27
7.42
6.64
9.70
7.10
0.00
4.03
1.08
4.80
0.000.000
2
4
6
8
10
12
14
H2S-0
1H2S
-03
H2S-0
5H2S
-07
H2S-0
9H2S
-11
H2S-1
3H2S
-15
H2S-1
7H2S
-19
H2S-2
1H2S
-23
H2S-2
5H2S
-27
H2S-2
9H2S
-31
H2S-3
3H2S
-35
H2S-3
7H2S
-39
H2S-4
1H2S
-43
H2S-4
5H2S
-47
mg
H2S
/gra
m a
dsor
bent
Sepi
olite
Alum
inas
Tita
nias
Zeol
ites
Zirc
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Activ
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Car
bons
Mod
ified
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nts
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EvaluaciEvaluacióónn
capacidadcapacidad
de adsorcide adsorcióónn
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0200400600800
100012001400160018002000
10 100 1000Time/Minutes
ppm
H2S
Comerciál, 16
H2S-46, 41
H2S-48, 75
H2S-49, 86
H2S-50, 23
Condiciones de operación:Temp: 25ºC, Q: 100 ml/min, [H2 S]0 : 9000 ppm, HR: 100%, Peso adsorbente: 10 g
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DiseDiseñño y construccio y construccióón de un prototipo de n de un prototipo de adsorbedoradsorbedor
en plantaen planta
Gas contaminado Gas limpio
Bandejas rellenas de gránulos de carbón activado
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DiseDiseñño y construccio y construccióón de un prototipo de n de un prototipo de adsorbedoradsorbedor
en plantaen planta
Gas contaminado Gas limpio
SelecciSeleccióón de materiales y preparacin de materiales y preparacióón de 1n de 1asas
muestras de muestras de
fotocatalizadoresfotocatalizadores
y y fotocatalizadoresfotocatalizadores
soportadossoportados
•Adsorbente•Barato•Baja ΔP (monolito)
•Dificultad de Iluminación•Contacto ineficiente (placa)
Sepiolita
•Iluminación eficiente•Buena adherencia•Resistente a T y UVA
•Alta ΔP•Caro•Caminos preferenciales
Anillos vidrio
•Iluminación eficiente•Barato, comercial, ligero•Baja ΔP
•Poca resistencia a T •Fotooxidación•Adherencia pobre
Monolitos plásticos
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Transmitancia en la región de actividad fotocatalítica del vidrio borosilicatado (marrón), del PET (naranja) y del acetato de celulosa (verde), antes (continuo) y después (trazos) de su recubrimiento con 3 capas de TiO2 .
SelecciSeleccióón de materiales y preparacin de materiales y preparacióón de 1n de 1asas
muestras de muestras de
fotocatalizadoresfotocatalizadores
y y fotocatalizadoresfotocatalizadores
soportadossoportados
Propiedades deseables del soporte:
• resistir entorno oxidante• bajas pérdidas de carga• adherencia del semiconductor• resistencia mecánica• transparencia a radiación UVA• favorecer el contacto contaminante/catalizador• favorecer la adsorción
Evitar el uso de catalizadores en polvo
0
20
40
60
80
100
260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460
λ (nm)
T (%
)
PETPET-3TiC.AcetateC.Acetate-3TiGlassGlass-3Ti
O2
O2
O2
0
20
40
60
80
100
260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460
λ (nm)
T (%
)
PETPET-3TiC.AcetateC.Acetate-3TiGlassGlass-3Ti
O2
O2
O2
PET
CA
Vidrio
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Efecto de la humedad relativa sobre la eficiencia y aspecto de los fotocatalizadores
EvaluaciEvaluacióón de actividad fotocataln de actividad fotocatalíítica laboratorio 1tica laboratorio 1asas
muestrasmuestras
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DiseDiseñño y construccio y construccióón de un primer prototipo de fotorreactor n de un primer prototipo de fotorreactor en plantaen planta
(PROFIT 2002 EMUASA(PROFIT 2002 EMUASA--CIEMAT FITCIEMAT FIT--140100140100--20022002--84)84)
Eliminación decondensados
Retención de condensados
Sombrerete de aspiración
Lecho de anillos
Toma de muestra
Toma de muestra
Flujo en convección natural
Pozo de fango primario
Eliminación decondensados
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DiseDiseñño y construccio y construccióón de un nuevo prototipo de fotorreactor n de un nuevo prototipo de fotorreactor hibrido solar/lhibrido solar/láámparampara
• Se han desarrollado nuevos adsorbentes con capacidad de adsorción mucho mayor que los comerciales. Se ha definido un protocolo de regeneración sencillo y eficaz.
• Se están preparando dos prototipos –Adsorción y fotocatálisis- para su instalación en planta en los próximos meses. Comienzo de ensayos de demostración.
• SO42- se acumula en los fotocatalizadores, desactivándolos. Sin embargo, la
regeneración mediante lavado con agua es posible, recuperándose prácticamente la actividad inicial.
• Los adsorbentes (reactivos) retienen el H2 S transformandolo en SO42- y se regeneran
por lavado con disoluciones alcalinas
• La eficiencia fotocatalítica depende fuertemente de la presencia de vapor de agua. 20% de HR es el valor óptimo, a HR mayores la competencia por los sitios activos es dominante.
• La combinación con adsorción puede impedir la salida de SO2 y el funcionamiento en la oscuridad.
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ConclusionesConclusiones
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MMáás informacis informacióón pn páágina Webgina Web
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