Avaliação Experimental e Simulação Numérica da Degradação de Poluente Orgânico em Reatores Microfluídicos

Abstract

Reatores microfluídicos são dispositivos miniaturizados que processam reações químicas no interior dos seus canais. Esses dispositivos vêm ganhando grande atenção devido as suas vantagens e sua ampla gama de aplicações. Nos últimos anos, os microrreatores se tornaram atraentes para processos fotocatalíticos. Sua grande razão área/volume reduz as limitações de transferência de massa e as dimensões miniaturizadas fornecem um caminho reduzido para as limitações de transferência de fótons, garantindo uma alta homogeneidade de iluminação. Neste sentido, esse trabalho teve o objetivo de avaliar a degradação de um poluente orgânico em um reator microfluídico via fotocatálise heterogênea através da abordagem experimental. Além disso, uma investigação foi conduzida para verificar a relação entre a vazão de alimentação da bomba peristáltica e a vazão na saída do microrreator. Para a realização dos experimentos, um reator microfluídico comercial foi utilizado, bem como o corante azul de metileno (AM), considerado o poluente modelo, além de dióxido de titânio (TiO2), usado como fotocatalisador depositado nas paredes internas do microrreator. O sistema foi irradiado com uma lâmpada UV. Os resultados mostraram que a curva de calibração do AM apresentou boa linearidade (R2 = 0,9994), podendo ser utilizada para quantificar as concentrações de AM a partir da absorbância. Verificou-se que as vazões de alimentação da bomba peristáltica (1,10; 1,83 e 2,56) mL/min foram muito altas para o reator microfluídico utilizado, pois as vazões na saída do microrreator não apresentaram variação significativa entre si (0,03 ± 0,014 mL/min). Adicionalmente, o dispositivo microfluídico foi capaz de atingir ~ 62% de degradação de AM para a menor vazão de alimentação. Por fim, a influência da concentração inicial do poluente foi observada, uma vez que a maior taxa de degradação (~ 47%) foi alcançada para baixas concentrações iniciais do poluente (2,5 mg/L), mantendo constante a vazão de alimentação.