Esferas de CuO/γAl2O3 para la peroxidación de efluentes orgánicos: caracterización por SEM-EDS y TPR

FENOGLIO, ROSA; IVORRA, FERNANDO; MASSA, PAOLA

Encuentro; CaracterizAR 2020 ? Caracterización de Materiales 1er Encuentro Virtual; 2020

IQUIMEFA - Fac. de Farmacia y Bioquímica UBA

CuO/Al2O3, esferas de gamma Al2O3, TPR, reactor de lecho fijo, SEM-EDSSe prepararon catalizadores de CuO soportados sobre esferas de γAl2O3 comercial (diámetro=3mm; Axens), calcinados a 900°C. Se utilizaron dos estrategias: una etapa (C1) y dos etapas consecutivas de impregnación-secado-calcinación (C2). En ambos casos los catalizadores tuvieron un contenido de fase activa de Cu2+ (2%p/p) y una estabilidad (por anclaje de la fase de Cu) que se optimizaron para su uso en la oxidación avanzada (tipo Fenton heterogéneo) de efluentes provenientes del proceso quimimecánico de la madera. Para el catalizador C1 se obtuvo una distribución tipo ?cáscara de huevo? en la que las especies de Cu quedaron concentradas cerca de la superficie. Para C2 se obtuvo una distribución más homogénea, que a simple vista aparentó ser la de un catalizador másico. La caracterización por SEM-EDS (microscopía electrónica de barrido, con detector de energía dispersiva) permitió registrar la morfología rugosa e irregular de la superficie de ambos catalizadores, que copió la del soporte, sin registrarse dominios de CuO segregado; el análisis elemental mostró el perfil de concentración de las especies de Cu a través de las esferas. Para C2 el contenido de Cu no resultó constante en el corte transversal, pero sí significativamente más homogéneo que para C1. En el estudio por XRD (difracción de rayos X) no se registraron diferencias entre el catalizador fresco C1, C2 y el soporte, lo que indicaría la presencia de especies activas bien dispersas en la alúmina. La baja concentración de cobre en relación con el área superficial del soporte, no promovió la segregación de fases CuO ni aluminato cúprico. Por TPR (reducción a temperatura programada), pudo observarse tanto para C1 y C2 frescos, como para C1 usado 80 h en un reactor de lecho fijo a 70°C (C1-FBR), un pico de termorreducción marcado, próximo a los 300°C (con componentes solapadas). Estas señales se asignaron a la presencia de especies de Cu2+ interactuando con el soporte. Para el catalizador C2 pudo observarse una mayor distribución de picos, asociados con especies más o menos reducibles o aglomeradas (en el rango 270-360°C). En el caso del catalizador C1 usado, se observó un pico de área algo menor (por lixiviación de Cu en el medio de reacción) y una distribución de especies de cobre diferente a la de C1 fresco (por la participación del Cu2+ en el ciclo redox catalítico y la presencia de depósitos superficiales de intermediarios de reacción). Adicionalmente, se realizaron análisis por fisisorción de N2 con resultados semejantes para el soporte calcinado y los catalizadores frescos. En el caso de C2, el doble tratamiento térmico indujo un efecto más pronunciado en el área superficial y el volumen de poro. El impacto en las variables analizadas debido a la incorporación de fase activa, no resultó ser significativo. Para complementar, se realizaron determinaciones del punto de carga cero (PZC), cuyos valores fueron mayores que el pH del sistema de reacción (que operó próximo a la neutralidad). Esto permite justificar que durante la reacción a pH≈7, la superficie del catalizador se encuentra cargada positivamente; este hecho favorece la performance catalítica, ya que permite su interacción con las especies aniónicas presentes en el efluente estudiado.