Eliminación de nitratos presentes en agua utilizando catalizadores de Pt-In / SiO2

F. ALBANA MARCHESINI; CLAUDIA NEYERTZ; EDUARDO MIRO, CARLOS QUERINI

San Luis, Argentina

Congreso; XXVI Congreso Argentino de Química; 2006

La contaminación del agua debida a la intensa fertilización para mejorar la producción agrícola ha generado un aumento de la concentración de Nitratos en las fuentes de agua potable, que exceden el nivel admisible para consumo humano. Recientemente, en nuestro país, se ha reportado (2), en estudios realizados por la defensoría del pueblo de la Nación, que en el agua de algunos sectores de Lomas de Zamora existen niveles de NO3- muy superiores a las 75 ppm. Dado que los valores más altos dieron en Lavallol se tomaron otras cuatro muestras las cuales arrojaron tres resultados fuera de especificación (>25 ppm NO3-) por lo tanto la justicia determinó que el agua de Lavallol no era apta para el consumo humano, comprometiendo particularmente la salud de bebes y embarazadas. Todo esto propicia la búsqueda de tecnologías que reúnan las propiedades de eliminar los NO3- y no generar una contaminación durante el proceso es decir que el mismo se lleve a cabo en una forma limpia sin requerir el uso de productos químicos que causen una ulterior contaminación y además agreguen más pasos de purificación o de tratamiento para hacer apta el agua para el consumo. Las técnicas actualmente usadas para la eliminación de los NO3- son el intercambio iónico, la ósmosis inversa y la denitrificación biológica. En general estas metodologías son costosas y bien producen un concentrado de iones que también hay que tratar o es necesario un tratamiento posterior del agua para eliminar restos biológicos. He aquí la importancia que tendría el desarrollo de la tecnología para reducir catalíticamente los NO3-, dado que tendría grandes ventajas tanto económicas como ecológicas respecto a los métodos convencionales puesto que el NO3- se transforma en N2 gaseoso. Se han presentado numerosos catalizadores preparados sobre distintos soportes, sobre óxidos masivos, con el agregado de diversos metales, pero en general se respeta un soporte mesoporoso y una dupla metal noble metal de transición. Hasta el momento no se ha logrado un catalizador con alta conversión y alta selectividad a N2. El posible mecanismo de la reducción catalítica sería a través de la combinación de sitios activos en los catalizadores binarios (3), donde el NO3- es reducido en el sitio activo binario y el NO2- generado es transformado en N2 o en NH4+ en los sitios paladio, dependiendo de las condiciones del medio de reacción. El NH4+ es un subproducto indeseado obtenido por la sobrerreducción, por lo cual una alta selectividad es necesaria. La reducción de NO3- lleva a la formación de iones OH-, que provocan el aumento del valor del pH inhibiendo la reacción. Esto puede ser controlado por el agregado de pequeños volúmenes de HCl (4). En el presente trabajo y con el objetivo de mejorar el conocimiento del proceso catalítico se planteó el estudio de una serie de catalizadores de Pt soportados sobre oxido de silicio (SiO2) promovido con distintas concentraciones de In. Se trabajó con Pt dado que era uno de los metales que más intensamente ha sido estudiado para este proceso pero no han sido reportado estudios que refieran su actividad junto con el In a concentraciones variables. Cabe destacar además que los catalizadores de Pt-In preparados sobre soportes como el SiO2, han sido estudiados por varios investigadores pero para otras aplicaciones. Recientemente, en nuestro país, se ha reportado (2), en estudios realizados por la defensoría del pueblo de la Nación, que en el agua de algunos sectores de Lomas de Zamora existen niveles de NO3- muy superiores a las 75 ppm. Dado que los valores más altos dieron en Lavallol se tomaron otras cuatro muestras las cuales arrojaron tres resultados fuera de especificación (>25 ppm NO3-) por lo tanto la justicia determinó que el agua de Lavallol no era apta para el consumo humano, comprometiendo particularmente la salud de bebes y embarazadas. Todo esto propicia la búsqueda de tecnologías que reúnan las propiedades de eliminar los NO3- y no generar una contaminación durante el proceso es decir que el mismo se lleve a cabo en una forma limpia sin requerir el uso de productos químicos que causen una ulterior contaminación y además agreguen más pasos de purificación o de tratamiento para hacer apta el agua para el consumo. Las técnicas actualmente usadas para la eliminación de los NO3- son el intercambio iónico, la ósmosis inversa y la denitrificación biológica. En general estas metodologías son costosas y bien producen un concentrado de iones que también hay que tratar o es necesario un tratamiento posterior del agua para eliminar restos biológicos. He aquí la importancia que tendría el desarrollo de la tecnología para reducir catalíticamente los NO3-, dado que tendría grandes ventajas tanto económicas como ecológicas respecto a los métodos convencionales puesto que el NO3- se transforma en N2 gaseoso. Se han presentado numerosos catalizadores preparados sobre distintos soportes, sobre óxidos masivos, con el agregado de diversos metales, pero en general se respeta un soporte mesoporoso y una dupla metal noble metal de transición. Hasta el momento no se ha logrado un catalizador con alta conversión y alta selectividad a N2. El posible mecanismo de la reducción catalítica sería a través de la combinación de sitios activos en los catalizadores binarios (3), donde el NO3- es reducido en el sitio activo binario y el NO2- generado es transformado en N2 o en NH4+ en los sitios paladio, dependiendo de las condiciones del medio de reacción. El NH4+ es un subproducto indeseado obtenido por la sobrerreducción, por lo cual una alta selectividad es necesaria. La reducción de NO3- lleva a la formación de iones OH-, que provocan el aumento del valor del pH inhibiendo la reacción. Esto puede ser controlado por el agregado de pequeños volúmenes de HCl (4). En el presente trabajo y con el objetivo de mejorar el conocimiento del proceso catalítico se planteó el estudio de una serie de catalizadores de Pt soportados sobre oxido de silicio (SiO2) promovido con distintas concentraciones de In. Se trabajó con Pt dado que era uno de los metales que más intensamente ha sido estudiado para este proceso pero no han sido reportado estudios que refieran su actividad junto con el In a concentraciones variables. Cabe destacar además que los catalizadores de Pt-In preparados sobre soportes como el SiO2, han sido estudiados por varios investigadores pero para otras aplicaciones. Recientemente, en nuestro país, se ha reportado (2), en estudios realizados por la defensoría del pueblo de la Nación, que en el agua de algunos sectores de Lomas de Zamora existen niveles de NO3- muy superiores a las 75 ppm. Dado que los valores más altos dieron en Lavallol se tomaron otras cuatro muestras las cuales arrojaron tres resultados fuera de especificación (>25 ppm NO3-) por lo tanto la justicia determinó que el agua de Lavallol no era apta para el consumo humano, comprometiendo particularmente la salud de bebes y embarazadas. Todo esto propicia la búsqueda de tecnologías que reúnan las propiedades de eliminar los NO3- y no generar una contaminación durante el proceso es decir que el mismo se lleve a cabo en una forma limpia sin requerir el uso de productos químicos que causen una ulterior contaminación y además agreguen más pasos de purificación o de tratamiento para hacer apta el agua para el consumo. Las técnicas actualmente usadas para la eliminación de los NO3- son el intercambio iónico, la ósmosis inversa y la denitrificación biológica. En general estas metodologías son costosas y bien producen un concentrado de iones que también hay que tratar o es necesario un tratamiento posterior del agua para eliminar restos biológicos. He aquí la importancia que tendría el desarrollo de la tecnología para reducir catalíticamente los NO3-, dado que tendría grandes ventajas tanto económicas como ecológicas respecto a los métodos convencionales puesto que el NO3- se transforma en N2 gaseoso. Se han presentado numerosos catalizadores preparados sobre distintos soportes, sobre óxidos masivos, con el agregado de diversos metales, pero en general se respeta un soporte mesoporoso y una dupla metal noble metal de transición. Hasta el momento no se ha logrado un catalizador con alta conversión y alta selectividad a N2. El posible mecanismo de la reducción catalítica sería a través de la combinación de sitios activos en los catalizadores binarios (3), donde el NO3- es reducido en el sitio activo binario y el NO2- generado es transformado en N2 o en NH4+ en los sitios paladio, dependiendo de las condiciones del medio de reacción. El NH4+ es un subproducto indeseado obtenido por la sobrerreducción, por lo cual una alta selectividad es necesaria. La reducción de NO3- lleva a la formación de iones OH-, que provocan el aumento del valor del pH inhibiendo la reacción. Esto puede ser controlado por el agregado de pequeños volúmenes de HCl (4). En el presente trabajo y con el objetivo de mejorar el conocimiento del proceso catalítico se planteó el estudio de una serie de catalizadores de Pt soportados sobre oxido de silicio (SiO2) promovido con distintas concentraciones de In. Se trabajó con Pt dado que era uno de los metales que más intensamente ha sido estudiado para este proceso pero no han sido reportado estudios que refieran su actividad junto con el In a concentraciones variables. Cabe destacar además que los catalizadores de Pt-In preparados sobre soportes como el SiO2, han sido estudiados por varios investigadores pero para otras aplicaciones.