OXIDACIÓN DE ESTIRENO CON PERÓXIDO DE HIDRÓGENO SOBRE Co-HZSM-5.

SILVANA C. CAGLIERI, CLARA SAUX Y LILIANA B. PIERELLA.

Buenos Aires- Argentina.

Congreso; XXII Interamerican Congress of Chemical Egineering. V Congreso Argentino de Ingeniería Química.; 2006

El objetivo de este trabajo radica en la preparación, caracterización y verificación de las propiedades catalíticas de las zeolitas Co-ZSM-5 en la reacción de oxidación de estireno empleando peróxido de hidrógeno como agente oxidante. Se estudió la influencia de los métodos de incorporación de cationes cobalto en zeolitas ZSM-5, con relación Si/Al= 17, sintetizadas en nuestro laboratorio, a través de diversas técnicas de caracterización. El contenido de cobalto efectivamente incorporado se determinó por Absorción Atómica. Se analizó el efecto de la técnica de incorporación de los iones en la matriz zeolítica (intercambio iónico o impregnación por vía húmeda), así como también el efecto del tratamiento térmico aplicado (oxidación o reducción). La incorporación del cobalto sobre las zeolitas con estructura MFI no afectó el alto grado de pureza, cristalinidad y simetría ortorrómbica de las muestras evaluadas, siendo verificado por XRD y FTIR en la zona de huella dactilar. De acuerdo a los datos de FTIR con piridina adsorbida a temperatura ambiente y desorbida a diferentes temperaturas y 10-4 Torr, todas las muestras presentaron sitios ácidos de Brönsted (1550 cm-1). La incorporación de cobalto generó nuevos sitios de Lewis (1452 cm-1) de tipo fuertes, en detrimento de los sitios de Brönsted, que difieren de los característicos debidos al aluminio en la matriz (1456 cm-1). Por otra parte, se observaron señales en las muestras Co-ZSM-5 relacionadas a nuevos sitios aceptores de electrones en la zona de ~ 1612 cm-1, diferenciándose de las señales encontradas en la correspondiente H-ZSM-5. El interés en el  estudio de la oxidación de estireno radica en que los principales  productos de reacción (benzaldehído y óxido de estireno)  son importantes intermediarios orgánicos para la síntesis de compuestos de gran utilidad en la industria química. Además el uso de peróxido de hidrógeno es favorable desde el punto de vista ambiental, ya que en el medio de reacción, solo genera agua. La oxidación catalítica de estireno se  llevó a cabo en  un microreactor de vidrio pirex tipo batch, sumergido en un baño termostatizado, equipado con un condensador a reflujo, un controlador de temperatura y con agitación magnética vigorosa. Se  trabajó a 60 °C, 0.2 g de catalizador y acetonitrilo como disolvente. Los productos fueron extraídos del reactor a diferentes tiempos de reacción (20 min a 7 h). Los productos orgánicos se analizaron y cuantificaron por cromatografía en fase gaseosa y por  espectrometría de masas. Se investigó la influencia de las características intrínsecas de los catalizadores ensayados, de las diferentes relaciones molares estireno/H2O2  y el efecto de diferentes solventes (acetona, etil metil cetona, 2-propanol  y  2-butanol) en la conversión de estireno y en la selectividad a productos, observándose una elevada selectividad a benzaldehído.