Catálisis heterogénea
Páginas: 12 (2780 palabras)
Publicado: 28 de marzo de 2011
CATÁLISIS
Catálisis Heterogénea: Oxidación catalítica de fenol en medio acuoso
Objetivo
El objetivo de este trabajo es analizar y describir un nuevo catalizador eficiente, de bajo costo y durable, capaz de trabajar en condiciones moderadas de temperatura y presión y de reducir la carga contaminante de fenol procedente efluentes líquidos a valores aceptables, o bien,acondicionarla para un tratamiento posterior con microorganismos. En este trabajo se presentan los resultados obtenidos, con catalizadores comerciales y con dicho catalizador, por un grupo de investigadores.
Introducción
La oxidación catalítica de fenol en medio acuoso es una alternativa viable para controlar las emisiones de este contaminante. En este trabajo se compara la actividad decatalizadores comerciales Engelhard (12,5%CuO - 0,32%NiO), LK821-2. Topsoe (52%CuO y 26% de ZnO), CeOx/Al2O3 (10% de CeO2)y el nuevo catalizador (67% CuO) ensayados en un reactor semibatch operado a 6 atm de presión de oxigeno y diferentes temperaturas. Los resultados se ajustan a un modelo de reacción que supone que el fenol se convierte según un mecanismo heterogéneo en glioxal que luego sigue ladegradación catalítica a dióxido de carbono y agua. Además de esta vía, el fenol reacciona en forma homogénea para dar un producto polimérico (reacción autocatalítica). El catalizador CuO sintetizado en el laboratorio por el método de sales fundidas dio resultados altamente satisfactorios en cuanto a actividad y tiempo de vida útil.
Reacción catalítica
Para explicar laaparición de intermediarios, Pintar y Levec (1992) han propuesto el mecanismo de oxidación en medio acuoso:
[pic]
Mecanismo de reacción propuesto para la oxidación catalítica del fenol
La desaparición de fenol se lleva a cabo por medio de dos caminos diferentes:
1.El fenol se oxida catalíticamente , generando distintos intermediarios hasta glioxal, que reaccionaen forma heterogénea para dar dióxido de carbono y agua.
2. El fenol se consume a través de una polimerización en fase líquida (vía homogénea), reacción autocatalítica.
Catalizador
El catalizador CuO / Al2O3 (67% CuO) se preparó por el método de sales fundidas utilizando Cu(NO3)2 (Merck) como precursor . El catalizador fue oxidado en corriente de aire sintético durante 2horas a 400°C (A1) y a 900°C (A2) con el objeto de estudiar el efecto de la temperatura de oxidación sobre las propiedades catalíticas.
Para la síntesis de dicho catalizador se utilizó (-alúmina en pellets ( CK -300,
Cyanamid Ketjen), como soporte, con un área superficial específica (Sg) de 190 m2 /g).
• Caracterización del Catalizador
Otras investigacionesrealizadas demuestran que en la preparación de catalizadores soportados en Al2O3 se obtienen áreas específicas mayores que las obtenidas con catalizadores másicos de CuO-ZnO-AlxOy. Las áreas específicas de los catalizadores de cobre impregnados en Al2O3 suelen ser hasta 6 veces superiores a las áreas de los catalizadores másicos obtenidos por precipitación y hasta 8 veces superiores a las áreas delos catalizadores de cobre sobre aluminato de zinc. Las áreas específicas de los catalizadores de CuO soportados en Al2O3 son muy parecidas a las obtenidas por El-Shobaky et al. (1999) las cuales son del orden de 170 m2/g.
El volumen de poro de los catalizadores soportados en Al2O3 suele ser de hasta 4 veces mayor que los volúmenes de poro de las demás series, lo cual explica su alta áreaespecífica. Sin embargo el diámetro de poro de los catalizadores de CuO soportados en ZnAl2O4 son en promedio 1.6 veces mayores que el diámetro promedio de poro de los soportados en Al2O3 y son 2.3 veces mayores que los diámetros de poro de los catalizadores másicos.
En el caso de la difracción de rayos-X se encuentra una estructura amorfa para los catalizadores soportados en Al2O3 y una estructura...
Catálisis Heterogénea: Oxidación catalítica de fenol en medio acuoso
Objetivo
El objetivo de este trabajo es analizar y describir un nuevo catalizador eficiente, de bajo costo y durable, capaz de trabajar en condiciones moderadas de temperatura y presión y de reducir la carga contaminante de fenol procedente efluentes líquidos a valores aceptables, o bien,acondicionarla para un tratamiento posterior con microorganismos. En este trabajo se presentan los resultados obtenidos, con catalizadores comerciales y con dicho catalizador, por un grupo de investigadores.
Introducción
La oxidación catalítica de fenol en medio acuoso es una alternativa viable para controlar las emisiones de este contaminante. En este trabajo se compara la actividad decatalizadores comerciales Engelhard (12,5%CuO - 0,32%NiO), LK821-2. Topsoe (52%CuO y 26% de ZnO), CeOx/Al2O3 (10% de CeO2)y el nuevo catalizador (67% CuO) ensayados en un reactor semibatch operado a 6 atm de presión de oxigeno y diferentes temperaturas. Los resultados se ajustan a un modelo de reacción que supone que el fenol se convierte según un mecanismo heterogéneo en glioxal que luego sigue ladegradación catalítica a dióxido de carbono y agua. Además de esta vía, el fenol reacciona en forma homogénea para dar un producto polimérico (reacción autocatalítica). El catalizador CuO sintetizado en el laboratorio por el método de sales fundidas dio resultados altamente satisfactorios en cuanto a actividad y tiempo de vida útil.
Reacción catalítica
Para explicar laaparición de intermediarios, Pintar y Levec (1992) han propuesto el mecanismo de oxidación en medio acuoso:
[pic]
Mecanismo de reacción propuesto para la oxidación catalítica del fenol
La desaparición de fenol se lleva a cabo por medio de dos caminos diferentes:
1.El fenol se oxida catalíticamente , generando distintos intermediarios hasta glioxal, que reaccionaen forma heterogénea para dar dióxido de carbono y agua.
2. El fenol se consume a través de una polimerización en fase líquida (vía homogénea), reacción autocatalítica.
Catalizador
El catalizador CuO / Al2O3 (67% CuO) se preparó por el método de sales fundidas utilizando Cu(NO3)2 (Merck) como precursor . El catalizador fue oxidado en corriente de aire sintético durante 2horas a 400°C (A1) y a 900°C (A2) con el objeto de estudiar el efecto de la temperatura de oxidación sobre las propiedades catalíticas.
Para la síntesis de dicho catalizador se utilizó (-alúmina en pellets ( CK -300,
Cyanamid Ketjen), como soporte, con un área superficial específica (Sg) de 190 m2 /g).
• Caracterización del Catalizador
Otras investigacionesrealizadas demuestran que en la preparación de catalizadores soportados en Al2O3 se obtienen áreas específicas mayores que las obtenidas con catalizadores másicos de CuO-ZnO-AlxOy. Las áreas específicas de los catalizadores de cobre impregnados en Al2O3 suelen ser hasta 6 veces superiores a las áreas de los catalizadores másicos obtenidos por precipitación y hasta 8 veces superiores a las áreas delos catalizadores de cobre sobre aluminato de zinc. Las áreas específicas de los catalizadores de CuO soportados en Al2O3 son muy parecidas a las obtenidas por El-Shobaky et al. (1999) las cuales son del orden de 170 m2/g.
El volumen de poro de los catalizadores soportados en Al2O3 suele ser de hasta 4 veces mayor que los volúmenes de poro de las demás series, lo cual explica su alta áreaespecífica. Sin embargo el diámetro de poro de los catalizadores de CuO soportados en ZnAl2O4 son en promedio 1.6 veces mayores que el diámetro promedio de poro de los soportados en Al2O3 y son 2.3 veces mayores que los diámetros de poro de los catalizadores másicos.
En el caso de la difracción de rayos-X se encuentra una estructura amorfa para los catalizadores soportados en Al2O3 y una estructura...
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