Zeolitas

OBTENCIÓN SELECTIVA

DE PARA-XILENO SOBRE
UNA ZEOLITA SINTÉTICA ZSM-5
(Al O4 ). Cada tetraedro se une a través de sus
átomos de oxígeno compartiéndolos con el siguiente tetraedro formando redes tridimensionales, en las
que iones y moléculas pequeñas pueden entrar y
salir a través de la red de la zeolita, de esta manera
pueden ser separados de acuerdo a su tamaño, por
lo cual estosmateriales son conocidos como mallas
moleculares.1
Al deshidratar las zeolitas queda una estructura
porosa uniforme con canales cuyos diámetros varían de 3 a 10 Å.2 La forma y tamaño de los poros
dependen principalmente del tipo particular de
zeolita, del tipo de catión presente y del tratamiento
térmico al que se les somete.3, 4 Las zeolitas son objeto de interés desde hace tres décadas por sualta
actividad y selectividad en una gran variedad de
reacciones. En muchos casos la selectividad está asociada con la estructura del poro, lo cual permite que
solamente ciertas moléculas penetren en el interior
del catalizador o que solamente ciertos productos
puedan escapar de su interior.5
Teniendo en cuenta la relación superficial y difusión a través de los poros, Wheeler6 llegó a laconclusión de que la estructura porosa afecta a la
energía de activación. El efecto de la estructura porosa se relaciona con los catalizadores que actúan selectivamente en función de la geometría de su estructura y
las dimensiones de las moléculas del reactante.
CIENCIA UANL / VOL. VII, No. 1, ABRIL-JUNIO 2004

Fig. 1. Estructura de la zeolita sintética ZSM-5 en la dirección
[100], a lo largo delos canales sinuosidales

La zeolita sintética ZSM-5 tiene un sistema de
canales con abertura elíptica de 0.51 x 0.57 nm
interconectados en zig-zag por canales con sección
transversal circular de aproximadamente 0.54 nm
de diámetro.7 El tamaño del poro abierto de la
zeolita ZSM-5 es comparable al tamaño de las pequeñas moléculas orgánicas, el p-xileno puede
adsorberse o formarse adentrode los poros abier-

OBTENCIÓN SELECTIVA DE PARA-XILENO SOBRE UNA ZEOLITA SINTÉTICA ZSM-5

Fig. 2. Estructura de la zeolita sintética ZSM-5 en la dirección
[010], a lo largo de los canales rectos.

tos.8 En las figuras 1 y 2 se tiene una representación
de la zeolita sintética ZSM-5.
El principal derivado del para-xileno es el ácido
tereftálico (TPA), y el dimetiltereftalato (DMT). Laaplicación más importante del ácido tereftálico y el
dimetiltereftalato es la producción de tereftalato de
polietileno, usado principalmente en la industria textil. Sin embargo, otras aplicaciones como la fabricación de poliésteres insaturados y el tereftalato de
polibutileno (PBT), están adquiriendo cada vez mayor importancia en la industria de los plásticos.9
El ácido tereftálico se utilizacomo materia prima en la producción de fibras de poliéster como el
terileno;10 en la producción de polietileno de alta
densidad el cual se utiliza para el recubrimiento de
fibras ópticas, aumentando la resistencia mecánica,
la microcurvatura y la flexibilidad.11

Desarrollo experimental
El intercambio iónico del catalizador
se realizó de acuerdo a la técnica
realizada por Jerzy y Janues12 yElizondo e Ivanova.13 Se depositó la
zeolita en un matraz con cloruro de
amonio (NH4Cl) a 0.1N por un período de seis días a una temperatura
constante de 50° C. Al finalizar se
lavó, se filtró y se dejó secar, posteriormente se recogió el catalizador en
su forma ácida H-ZSM-5. Con la
prensa imperial Press, modelo 2000
se hicieron pastillas a una presión de
8 psi por 5min, posteriormentese fracturaron y tamizaron las pastillas de
170

catalizador, se utilizaron trozos pequeños de catalizador en formas irregulares con un tamaño aproximado de 5mm. El catalizador se colocó en un reactor de lecho fijo, en el sistema catalítico. Se realizó
un tratamiento térmico del catalizador en atmósfera
de aire a 550°C por 5 h y en atmósfera de nitrógeno por 3 h. Una vez listo el catalizador...