Modelado de un reactor fotoelectroquímico tubular, basado en los fenómenos interfaciales y de transporte, para el tratamiento de agua de producción proveniente de recobro químico

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dc.contributor.advisorPedraza Avella, Julio Andrés
dc.contributor.advisorNiño Gómez, Martha Eugenia
dc.contributor.authorJaramillo Gutiérrez, María Inés
dc.date.accessioned2023-04-05T11:21:31Z
dc.date.available2023
dc.date.available2023-04-05T11:21:31Z
dc.date.created2019
dc.date.issued2019
dc.description.abstractEn los últimos años, dos grandes áreas de investigación se han desarrollado con el fin de llevar la fotoelectrocatálisis a una etapa de madurez: la investigación química básica en la síntesis de materiales fotocatalíticos y la investigación aplicada en el diseño de reactores fotoelectrocatalíticos. En este trabajo se abordaron estas dos áreas del conocimiento para llevar a cabo el diseñó, evaluación y modelado de un nuevo reactor fotoelectroquímico tubular (T-PECR) con electrodos concéntricos e iluminación externa, encaminado al tartamiento de aguas de producción proveniente de recobro químico. Como fotoánodo (electrodo externo) se empleó en una malla expandida cilíndrica de titanio recubierta con una película de S-TiO2. Como cátodo (electrodo interno) se empleó una malla expandida cilíndrica de acero inoxidable niquelada. Con el fin de describir el comportamiento tanto global como local del T-PECR se realizaron estudios de simulación 3D de la hidrodinámica en estado estable (ecuaciones de Navier-Stokes con promedios de Reynolds empleando un modelo de turbulencia para bajo número de Reynolds, RANS-LRN) y transferencia de masa en estado transitorio (ecuación de convección-difusión), tanto en régimen laminar como turbulento. Para validar los resultados de la simulación se utilizaron datos experimentales de distribución del tiempo de residencia (DTR) obtenida mediante una metodología estimulo-respuesta con una señal "tipo escalón". Finalmente, los resultados previos permitieron desarrollar un modelo matemático para describir la oxidación fotoelectroquímica un surfactante aniónico (Enordet O242) presente en las aguas producción sintética. El empleo de simulación CFD y su validación por técnicas de DTR permitieron una mejor comprensión de los fenómenos de micromezclado y macromezclado en el reactor T-PECR. Los resultados de esta investigación permitieron establecer que es necesario un modelo matemático compuesto por tres ecuaciones de diseño para describir la oxidación fotoelectroquímica de un surfactante aniónico presentes en aguas de producción sintética. *Tesis de doctorado **Facultad de Fisicoquímicas. Escuela de Ingeniería Química. Director: Julio Andrés Pedraza Avella, Codireactora: Martha Eugenia Niño
dc.description.abstractenglishIn recent years, two distinct areas have been studied on photoelectrocatalysis in order to take this process to stage of maturity: the basic theoretical chemical investigation about the synthesis and modification of photocatalysts; and applied research about the design of photoelectrocatalytic reactors. In this work, these two areas were addressed to carry out the he design, evaluation and modeling of a novel tubular photoelectrochemical reactor (T-PECR) with concentric electrodes and external illumination. Expanded meshes of S-TiO2 coated titanium (outer electrode), and nickel-plated stainless steel (inner electrode) were used as photoanode and cathode, respectively. 3D-simulation studies of the hydrodynamic in laminar and turbulent regimes (RANS-LRN) in steady state and the mass conservation equation (convection-diffusion model) in the transitory regime were used to describe the T-PECR. Residence time distribution (RTD) obtained by an innovative met-signal input" experimental approaches were used to validate the theoretical results. Finally, the previous results allowed to develop a mathematical model to describe the photoelectrochemical oxidation an anionic surfactant (Enordet O242) present in synthetic production waters. The use of CFD simulation and its validation by RTD techniques allowed a better understanding of the micromixing and macromixing phenomena in the T-PECR reactor. The results of this research allowed us to establish that a mathematical model consisting of three design equations is necessary to describe the photoelectrochemical oxidation of an anionic surfactant present in synthetic production waters.
dc.description.degreelevelDoctorado
dc.description.degreenameDoctor en Ingeniería Química
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/12769
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicoquímicas
dc.publisher.programDoctorado en Ingeniería Química
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectFotoelectrocatálisis; Semiconductores; Transferencia De Masa; Hidrodinámica; Cinética.
dc.subject.keywordPhotoelectrocatalysis; Semiconductors; Mass Transfer; Hydrodynamics; Kinetics.
dc.titleModelado de un reactor fotoelectroquímico tubular, basado en los fenómenos interfaciales y de transporte, para el tratamiento de agua de producción proveniente de recobro químico
dc.title.englishModeling of a tubular photoelectrochemical reactor, based on interfacial and transport phenomena, for oilfield produced wastewater treatment during chemical recovery *
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
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