Catalizadores basados en óxidos mixtos de Fe-Mn para la combustión de n-hexano - López Cisneros de Castillo, Rosario Cristina (2012)
La eliminación total de COV’s (compuestos orgánicos volátiles) altamente tóxicos sin formación de contaminantes secundarios requiere de tecnologías altamente eficientes que garanticen su remoción a la menor temperatura posible con el subsiguiente ahorro energético. La combustión catalítica es una alternativa eficiente para el tratamiento de estos contaminantes frente a la incineración térmica pues opera a temperaturas por debajo de 400 ºC, evitando la formación de NOx. Este trabajo ha perseguido el desarrollo de catalizadores activos, térmicamente estables, selectivos a CO2 y de bajo coste para la combustión de n-hexano en concentraciones habituales en emisiones gaseosas de la industria. Con este objeto, en este trabajo se han preparado catalizadores másicos basados en óxidos metálicos mixtos de Fe/Mn de composición equimolar, 1/2 y 2/1 y catalizadores equimolares soportados sobre arcillas pilaradas con Al (Al.PILC) para la combustión de n-hexano en fase gas. El método de preparación utilizado con todas las muestras metálicas másicas fue el de coprecipitación usando 2 variantes, método 1 (estándar) y método 2 (Kolk) que se diferencian básicamente en la temperatura de precipitación, 25 ºC en el primero y 70 ºC en el segundo. Las muestras soportadas se han preparado usando 2 técnicas de impregnación: método A y método B que se distinguen en la forma de la introducción de la fase activa sobre la arcilla. En el método A se soporta la fase activa sobre la arcilla sin calcinar mientras que en el método B se soporta sobre la arcilla previamente calcinada. Para determinar las propiedades estructurales, superficiales y químicas de las muestras y su relación con la actividad y estabilidad térmica de los catalizadores en la combustión de n-hexano, se han caracterizado las muestras mediante las técnicas de difracción de rayos X (XRD), adsorción-desorción de N2 (superficie BET), termogravimetría (TGA), reducción a temperatura programada (TPR), espectroscopía infrarroja con transformadas de Fourier (FTIR) y espectroscopía de plasma inducido (ICP). Todos los catalizadores másicos de Fe-Mn de composición equimolar, 1:2 y 2:1 que fueron calcinados a las temperaturas de 350, 450 y 550 ºC, preparados por el método 1 (estándar) y método 2 (Kolk) y con un pretratamiento a 170 ºC por 5 h, realizaron la combustión completa de n-hexano a temperaturas menores de 350 ºC. El método de preparación 2 (Kolk) condujo a mejores actividades que su contraparte método 1 (estándar) debido a la mejor formación fásica de la fase mixta y mejores superficies. En todos los casos, con excepción de la temperatura de 550 ºC, el pretratamiento contribuyó a mejorar la actividad de los catalizadores debido posiblemente, según los análisis realizados, a la activación superficial (mayor superficie BET) a la eliminación de las fases nitrato (TGA) y mejor reducibilidad de los catalizadores (TPR). La presencia de la fase bimetálica del Fe-Mn en la composición adecuada aseguró una buena sinergia química y una buena formación de las fases activas mixtas de Fe-Mn analizadas por XRD. Los catalizadores másicos (simples y mixtos) han presentado alta selectividad a productos de combustión total (CO2), en algunos casos con pequeña presencia de subproductos de combustión parcial (<3%). Los catalizadores soportados sobre Al-PILC mejoraron la estabilidad térmica del sistema mixto frente a las muestras másicas debido posiblemente a la a la influencia favorable de la posición de la fase mixta de Fe-Mn en la estructura laminar de la arcilla pilarada con Al.