CATALIZADORES PARA EL TRATAMIENTO DE CONTAMINANTES FENOLICOS

MASSA; IVORRA; CECHINI; FENOGLIO; GONZALEZ; HAURE

Maringa, Brasil

Taller; V Taller Iberoamericano de Catálisis para la protección ambiental; 2000

La oxidación en fase líquida  de contaminantes orgánicos utilizando catalizadores sólidos es una alternativa viable para controlar la concentración de dichos contaminantes en efluentes acuosos.  En este trabajo se compara la actividad catalítica para la reacción de oxidación de fenol y el tiempo de vida útil de catalizadores comerciales (12,5%CuO-0,32% NiO y 52%CuO-26%ZnO) y sintetizados en el laboratorio (35%CuO y 10,5%CeO2-Al2O3) al ser ensayados en un reactor semibatch operado a 6 atm de presión de oxígeno   y a diferentes temperaturas.  Los catalizadores fueron caracterizados antes y después de varias horas de reacción mediante las siguientes técnicas: Medición de área superficial específica (método BET), Absorción Atómica (AA), Reducción a Temperatura Programada (TPR).              Para todos los catalizadores ensayos se observó un aumento de la actividad catalítica con el aumento de la temperatura de operación.  La mayor variación de la actividad catalítica con la temperatura se observó en el catalizador sintetizado en el laboratorio a partir de sales fundidas.  Los catalizadores presentaron un período de inducción de aproximadamente 60 minutos y luego la conversión de fenol aumentó rápidamente hasta valores del 90% aproximadamente. El catalizador  con un 35%CuO alcanzó la mayor conversión en el menor tiempo de operación.  En todos los casos se observó la formación de ácido acético como producto intermediario. Los resultados de actividad catalítica se ajustan a un modelo  de reacción que supone que el fenol se convierte según un mecanismo heterogéneo en glioxal que luego sigue la degradación catalítica a dióxido de carbono y agua.  Además de esta vía, el fenol reacciona para dar un producto polimérico, no deseado en términos de purificación de aguas residuales, y los resultados concuerdan con los que se obtendrían para reacciones autocatalíticas.  Este comportamiento  es común a todos  los catalizadores ensayados. El modelo cinético propuesto permitió  obtener  valores de energías de activación aparentes entre 50 y 100 kJ/mol.  Estos valores concuerdan con los encontrados en la literatura.  Luego de 9 horas de operación la actividad del catalizador en base Cu sintetizado en el laboratorio permaneció constante.  Esto indicaría que el producto polimérico que se forma no desactiva al catalizador.  Los resultados de AA mostraron que la pérdida de Cu por leaching es poco relevante en dicho catalizador (30%) frente a la pérdida de Cu presentada por el catalizador comercial que resultó de un 80%.  Los estudios de TPR presentaron para los catalizadores frescos un pico de consumo de hidrógeno con un máximo de temperatura alrededor de los 250°C, mientras que el CuO utilizado como patrón presentó un pico similar de consumo de hidrógeno pero a mayor temperatura (330°C) lo que indica una interacción de las partículas de óxido metálico  con el soporte que favorece el proceso de reducción.  El consumo de hidrógeno presentado por todos los catalizadores luego de  la reacción disminuyó notablemente en comparación con el consumo presentado por los catalizadores frescos, sin embargo para el catalizador sintetizado en el laboratorio  dicha disminución no fue tan importante como la mostrada por los otros catalizadores, pero  presentó dos picos de consumo de hidrógeno lo que indicaría la presencia especies Cu +1 en la superficie del catalizador formadas durante la reacción.   No se observaron picos de consumo de hidrógeno a mayores temperaturas lo que indica la ausencia de especies producidas por interacción del óxido cúprico con la alúmina (tipo espinela) debido a la temperatura de calcinación del catalizador (400°C) que sí fueron observadas cuando el catalizador fue calcinado a 900°C.