Estudio del incremento de la superficie especifica de soportes estructurados a base de esponjas de alúmina, para su uso en la preparación de catalizadores para la oxidación de compuestos orgánicos volátiles

Abstract

En la actualidad el ser humano ha prestado mayor atención a los daños causados sobre el medio ambiente; por el uso indiscriminado de los combustibles. Por esta razón se han unido esfuerzos para proteger al medio ambiente utilizando de dichos combustibles de una forma más efectiva. Los catalizadores estructurados son dispositivos altamente empleados en los procesos de descontaminación ambiental, existiendo una gran variedad según el material utilizado como soporte. Uno de los usos de estos catalizadores, es la disminución de emisiones de los compuestos orgánicos volátiles (COVs); los cuales en presencia de luz solar y óxidos de nitrógeno producen reacciones fotoquímicas. Las fuentes principales de dichas emisiones son las derivadas de los procesos industriales y de los vehículos. Uno de los problemas encontrados en este tipo de catalizadores estructurados es la baja superficie específica de los soportes. Por ello en este trabajo especial de grado, se planteó el incremento de la superficie específica de los soportes estructurados a base de esponjas de alúmina; aplicando las técnicas de inmersión y rocío, estudiando cual de estas técnicas permiten un incremento considerable del área. Una vez incrementada esta; a través del recubrimiento de γ-alúmina, se procedió a funcionalizar el soporte para obtener el catalizador estructurado. Para lograr este objetivo, se prepararon lodos de composiciones en γ-alúmina de 52% y 35% para el recubrimiento de los monolitos. Se determinó el área a través del método BET, para verificar cual de las alternativas antes planteadas presentaba un aumento significativo en su área superficial, resultando la deposición de las capas de γ-alúmina a través del método de inmersión. A partir de estos resultados, se prepararon catalizadores mono metálicos utilizando tetramin paladio (II) hidratado para la deposición del paladio. La impregnación se realizó a través de las técnicas de inmersión y rocío a temperatura ambiente, para luego evaporar completamente la solución; seguidamente, se secaron en la estufa a 120 °C por 12 h. Todos los catalizadores se calcinan con aire y se reducen con hidrógeno por un tiempo de 10 h. Estos catalizadores fueron utilizados en las reacciones de oxidación catalítica de dos compuestos orgánicos volátiles: m-xileno y tolueno. Además, se preparó un catalizador de tipo másico donde la fase activa se encuentra incorporada en el recubrimiento de la γ-alúmina. En general se obtuvieron conversiones superiores del 98% en todos los casos estudiados manteniendo su actividad en el siguiente orden 2CPdimp, 4CProcío, 4CPdimp, másico y 2CPdrocío para el uso del m-xileno; con temperaturas “light-off” de 288 °C, 301 °C, 306 °C, 326 °C y 458 °C respectivamente. Los productos gaseosos de las reacciones de oxidación catalítica, revelan que la combustión de los gases fue completa, ya que existe una marcada presencia de CO2 y agua en menor proporción.