Estudio del efecto de las reacciones químicas sobre la transferencia de masa en el proceso de ozonización de contaminantes en sistemas acuosos

Abstract

El ozono por su poder oxidante elimina contaminantes orgánicos e inorgánicos en sistemas acuosos, sin embargo, es inestable y se descompone a oxígeno al ingresar a la solución, reduciendo su eficiencia global, de ahí que, la interacción de las reacciones químicas y la transferencia de masa en estos sistemas no han sido abordados satisfactoriamente en la literatura. En este contexto, el objetivo fue formular un modelo matemático que incluya la transferencia de masa y las reacciones de descomposición y oxidación simultánea para evaluar el efecto teórico-experimental de estas reacciones sobre la transferencia de masa. El modelo matemático considera la teoría de la película que involucra la difusión molecular y las reacciones simultáneas de autodescomposición y oxidación. En la solución se empleó el método de Runge-Kutta-Felberg de cuarto quinto orden, que predijo los perfiles de concentración, el factor de aceleración y la fracción utilizada de ozono. De los resultados del estudio se concluye que la velocidad de transferencia de masa se incrementa debido a las reacciones químicas. La fracción utilizada de ozono que oxida al contaminante, mejora con el incremento de la velocidad de la reacción de oxidación y la disminución de la autodescomposición. Sin embargo, bajo las mismas condiciones de temperatura, la fracción utilizada de ozono disminuye cuando la operación se lleva a cabo en el rango alcalino. El modelo se aplicó en la remoción de algunos compuestos orgánicos estableciendo que, a pH neutro, la fracción de ozono absorbido es utilizado totalmente en la oxidación del compuesto orgánico. Así mismo, se ha verificado experimentalmente estos resultados ozonizando compuestos fenólicos, demostrando que la autodescomposición del ozono se incrementa en medio alcalino.