Diseño de un equipo para determinar la actividad en la eliminación de bromatos de catalizadores de Pd

Abstract

[ES] El agua es esencial para la vida y es un recurso limitado que hay que respetar y cuidar. Debido a la mala utilización y gestión del ser humano, cada vez hay más problemas de contaminación y de suministro. La situación puede agravarse si no se toman las medidas convenientes y se llevan a cabo tratamientos de descontaminación adecuados para poder reutilizar las aguas contaminadas. Los bromatos son contaminantes del agua y están considerados como posibles cancerígenos para el ser humano. La contaminación del agua por bromatos puede producirse cuando se trata agua que contiene bromuros por los actuales tratamientos de desinfección y potabilización del agua por ozonización y cloración, que provocan la oxidación de los bromuros que están presentes naturalmente en el agua. La reacción de reducción catalítica de bromatos a bromuros es un método de descontaminación de bromatos que ha sido demostrada como una técnica eficaz y sencilla, en la que se utiliza hidrógeno como agente reductor y un catalizador de paladio para reducir los bromatos. El presente Trabajo de Fin de Grado se centra un diseñar un equipo básico con el que poder determinar la actividad de la reacción de reducción catalítica para la eliminación de bromatos con diferentes catalizadores y diversos parámetros físicos. Para el diseño y la optimización de éste equipo, se han llevado a cabo previamente reacciones de reducción con diferentes catalizadores en el ITQ con un equipo validado en varios estudios y donde la reacción funciona correctamente. Tras esto se ha puesto a punto el equipo y se han realizado varias reacciones de reducción para comprobar el funcionamiento del equipo que se ha diseñado. Además, se han llevado a cabo algunas modificaciones en el equipo para demostrar las diversas aplicaciones que puede tener el equipo. El equipo se ha diseñado con la idea de poder ser aplicado principalmente a la industria química, para empresas que necesiten una eliminación de bromatos o una caracterización rápida y sencilla de la eliminación de bromatos en agua mediante una reacción de reducción catalítica. Por último, también se ha diseñado pensando en la posibilidad de aplicar dicho equipo en prácticas experimentales para alumnos universitarios en cuyo plan de estudios figuren asignaturas relacionadas con la catálisis medioambiental. Para ello, se ha realizado un guion de prácticas que podría ser utilizado para llevar a cabo la experiencia. Finalmente, se ha desarrollado un estudio económico de éste proyecto de investigación.

[CA] L'aigua és essencial per a la vida i és un recurs il·limitat que cal respectar i cuidar. Degut a la mala utilització i gestió del ser humà, cada vegada hi ha més problemes de contaminació i subministrament. La situació pot agreujar-se si no es prenen les mesures convenients i es duen a terme tractaments de descontaminació adequats per a poder reutilitzar les aigües contaminades. Els bromats són contaminants de l'aigua i estan considerats com possibles cancerígens per al ser humà. La contaminació de l'aigua per bromats pot produir-se quan es tracta aigua que conté bromurs pels actuals tractaments de desinfecció i potabilització de l'aigua per ozonització i cloració, que provoquen l'oxidació dels bromurs que estan presents naturalment en l'aigua. La reacció de reducció catalítica de bromats a bromurs és un mètode de descontaminació de bromats que ha sigut demostrada com una tècnica eficaç i senzilla, en la que s'utilitza hidrogen com a agent reductor i un catalitzador de pal·ladi per a reduir els bromats. El present Treball de Fi de Grau te com a objectiu dissenyar un equip bàsic amb què poder determinar l'activitat de la reacció de reducció catalítica per a l'eliminació de bromats amb diferents catalitzadors i diversos paràmetres físics. Per al disseny i l'optimització d’aquest equip, s'han dut a terme prèviament reaccions de reducció amb diferents catalitzadors en l'ITQ amb un equip validat en diversos estudis i on la reacció funciona correctament. Després d'açò s'ha posat a punt l'equip i s'han realitzat diverses reaccions de reducció per a comprovar el funcionament de l'equip que s'ha dissenyat. A més, s'han dut a terme algunes modificacions en l'equip per a demostrar les diverses aplicacions que pot tindre l'equip. L'equip s'ha dissenyat amb la idea de poder ser aplicat principalment a la indústria química, per a empreses que necessiten una eliminació de bromats o una caracterització ràpida i senzilla de l'eliminació de bromats en aigua per mitjà d'una reacció de reducció catalítica. Finalment, també s'ha dissenyat pensant en la possibilitat d'aplicar el dit equip en pràctiques experimentals per a alumnes universitaris en el pla d'estudis del qual figuren assignatures relacionades amb la catàlisi mediambiental. Per a això, s'ha realitzat un guió de pràctiques que podria ser utilitzat per a dur a terme l'experiència. Finalment, s'ha desenrotllat un estudi econòmic d'este projecte d'investigació.

[EN] Water is essential for life and is a limited resource to be respected and cared for. Due to the misuse and management of the human being, there are more and more pollution and supply problems. The situation may be aggravated if appropriate measures are not taken and suitable decontamination treatments are carried out to be able to reuse contaminated water. Broths are water pollutants and are considered to be carcinogenic to humans. Water contamination by bromates can be produced when bromides are treated by the current disinfection and water purification processes by ozonation and chlorination, which cause oxidation of the bromides that are naturally present in the water. The catalytic reduction reaction of bromates to bromides is a method of decontamination of bromates which has been demonstrated as an efficient and simple technique in which hydrogen is used as a reducing agent and a palladium catalyst to reduce bromates. The aim of this work is to design a basic equipment with which to determine the activity of the catalytic reduction reaction for the removal of bromates with different catalysts and various physical parameters. For the design and optimization of this equipment, reduction reactions with different catalysts have been carried out previously in the ITQ with a validated equipment in several studies and where the reaction works correctly. After this the equipment has been set up and several reduction reactions have been carried out to check the operation of the equipment that has been designed. In addition, some modifications have been made to the equipment to demonstrate the various applications that the equipment can have. The equipment has been designed with the idea of being able to be applied mainly to the chemical industry, for companies that need a removal of bromates or a quick and simple characterization of the elimination of bromates in water by a catalytic reduction reaction. Finally, it has also been designed with the possibility of applying this equipment in experimental practices for university students whose curriculum includes subjects related to environmental catalysis. For this, a practice script has been made that could be used to carry out the experience. Finally, an economic study of this research project has been developed.