Morgada, María Eugenia (2002) Tratamiento de residuos líquidos de descontaminación de centrales nucleares por fotocatalisis heterogenea / Treatment of liquid wastes from decontamination of nuclear power plants by heterogeneous photocatalysis. Trabajo Final (CEATEN), Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
En los reactores nucleares se generan campos de radiación intensos no sólo en el núcleo, sino también en todo el circuito primario. Estos son debidos, principalmente, a la activación de los productos de corrosión a través del mecanismo conocido como transporte de actividad. Con objeto de reducir al mínimo la intensidad de los campos de radiación y evitar los problemas operativos que trae aparejada la deposición de óxidos en las cañerías y equipos, es necesaria la remoción de las capas de oxido portadoras de actividad de los componentes de los sistemas auxiliares de reactores nucleares, que puede lograrse mediante limpieza química. Esta operación, conocida como descontaminación, se realiza generalmente usando mezclas de ácidos orgánicos como NTA, EDTA, oxálico, cítrico, etc., a concentraciones de orden de 1% y pH 3-4. Los efluentes de este proceso no pueden ser descargados directamente al medio ambiente, sino que deben ser previamente tratados Tratamientos tales como termólisis, oxidación química convencional y otros métodos presentan algunos problemas para su utilización. Algunos de estos compuestos no son fácilmente degradables. Ensayos previos en la Unidad de Actividad Química del CAC han demostrado que la Fotocatálisis Heterogénea, perteneciente al grupo de Tecnologías Avanzadas de Oxidación (TAOs) puede ser un método útil para el tratamiento de los residuos líquidos provenientes de la descontaminación. El método consiste en la irradiación de una suspensión acuosa de un semiconductor, generalmente TiO_2, conteniendo el sustrato a degradar, empleando longitudes de onda menores a la del “band-gap” del semiconductor. De esta manera, se generan especies oxidantes y reductoras capaces de efectuar reacciones de transferencia de electrones en compuestos orgánicos e inorgánicos. Sus ventajas frente a otras TAOs son su bajo costo, posibilidad de realizarse a presión y temperatura ambientes, usa sólo oxígeno como agente oxidante y puede ser operado en “batch” o en continuo. En el presente trabajo se utilizó un equipo a escala de banco de recirculación continua, que emplea un tubo fluorescente de luz UV (366 nm), para ensayar la degradación de ácido oxálico y ácido cítrico por Fotocatálisis Heterogénea. Se emplearon soluciones de ácido oxálico y ácido cítrico a pH análogos a los resultantes de la descontaminación. Con este sistema, se continuaron los ensayos de irradiación ya iniciados en suspensiones de ácido oxálico 1% a pH 3,7, en presencia de TiO_2 (1 g/l), F^3^+ 0,1% y H_2O_2 en distintas relaciones molares con el ácido oxálico, con el objeto de determinar la relación óptima de ácido oxálico y H_2O_2 que garantice una buena conversión en un tiempo razonable y emplee la mínima cantidad de H_2O_2. Se determinó la relación óptima ácido H_2O_2:oxálico mínima que garantice una significativa mineralización del ácido oxálico. Dado que no existían antecedentes de estudios en la Unidad de Actividad Química del CAC del sistema del ácido cítrico, se investigó sobre su comportamiento frente a la fotocatálisis heterogénea combinada con Foto-Fenton. Se irradiaron suspensiones de ácido cítrico 0,5% en presencia de TiO_2 (1 g/l), Fe^3^+ y H_2O_2 en distintas relaciones molares con el ácido cítrico, con el objeto de estudiar la efectividad del tratamiento combinado en la degradación del mismo. Asimismo, se desarrolló una técnica de análisis cromatográfico para la determinación del ácido cítrico y del complejo citrato férrico, que permite la identificación y cuantificación delácido cítrico y la separación, identificación y cuantificación de algunos de los intermediarios de degradación
Resumen en inglés
In nuclear power plants high radiation fields are produced, not only in the core but also in the auxiliary systems, due, mainly, to the activation of corrosion products by means of a mechanism known as 'Activity Transport'. With the purpose of reducing at minimum values the intensity of radiation fields and of avoiding the operative problems generated by the deposition of oxides in tanks and pipelines, it is necessary to remove the oxide films, carriers of activity, from the components in auxiliary systems in nuclear power plants and this is usually carried on by chemical cleaning. This process, known as decontamination, is done employing mixtures of oligocarboxilic acids such as NTA, EDTA, oxalic acid, citric acid, etc., at concentration nearly 1% and pH 3-4. The resulting liquid wastes of this process cannot be discharged directly to the environment but must be properly treated. Conventional treatments such as thermolysis, chemical oxidation and others show some problems and, in addition, some of these substances are resistant to degradation. Previous work done in the Unidad de Actividad Quimica del Centro Atomico Constituyentes (UAQ-CAC) indicated that Heterogeneous Photocatalysis, belonging to the Advanced Oxidation Technologies (AOTs), could be a useful procedure for the treatment of liquid decontamination wastes. This method consists on the irradiation of an aqueous suspension of a semiconductor, generally TiO_2, containing the substrate to be degraded, employing wavelengths shorter than the semiconductor's 'band-gap'. In this way, oxidant and reducing molecules are generated. The advantages compared to other AOTs are its low cost, the ability to work at room temperature and pressure, it uses only oxygen as oxidizing agent and can be operated in 'batch' and continuum.In the present work we employed a recycling system, with a black-light tubular UV lamp (366nm) installed inside as the source of illumination, to study the degradation of oxalic and citric acid by means of Heterogeneous Photocatalysis.In all cases fresh solutions of oxalic and citric acid were prepared and adjusted to pH analog to the decontamination effluents. With this study, we continued the irradiation assays already initiated with 1% oxalic acid suspensions, pH 3.7, in the presence of TiO_2 (1 g/l), Fe^3^+ 0.1% and H_2O_2 in different molar relations with oxalic acid, with the aim of determining the optimal relation between oxalic acid and H_2O_2 which ensures a significative mineralization of oxalic acid in a reasonable time of reaction and with the minimum consumption of H_2O_2. As there were no previous studies about citric acid performed in the UAQ-CAC, we investigated its degradation by means of Heterogeneous Photocatalysis combined with Photo- Fenton. Solutions of 0.5% citric acid in the presence of TiO_2 (1 g/l), Fe^3^+ and H_2O_2 in different molar relations with citric acid were irradiated with the aim of studying the efficiency of the combined treatment to degrade citric acid. In addition, it was developed a chromatographic analytical technique to determine citric acid and ferric citrate complex, which enables the identification and quantification of citric acid and some of the intermediates products
| Tipo de objeto: | Tesis (Trabajo Final (CEATEN)) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Fotocátalisis heterogénea; Descontaminación; Centrales Nucleares; Acido oxálico; Acido cítrico; Foto feton; Dióxido titanio; Heterogeneous catalysis; Decontamination; Nuclear power plants; Oxalic acid; Citric acid; |
| Materias: | Ingeniería nuclear |
| Código ID: | 9 |
| Depositado Por: | Administrador RICABIB |
| Depositado En: | 28 Abr 2010 15:54 |
| Última Modificación: | 28 Abr 2010 15:54 |
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