Desarrollo de catalizadores de Pd-Sn/Al2O3 Para la eliminación de nitratos en corrientes acuosas

Micolau Pina, Irene
Monzón Bescós, Antonio (dir.)

Universidad de Zaragoza, CPS, 2011
Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente, Área de Ingeniería Química

Ingeniero Químico

Resumen: El aumento en la contaminación por nitratos y nitritos durante los últimos años en las aguas superficiales y subterráneas, debido principalmente a la industria, la agricultura y la ganadería intensivas, ha hecho necesaria una revisión de la legislación Europea. Se ha abierto las puertas a nuevos procesos de eliminación de estos contaminantes que supongan una alternativa práctica y económica, a los actuales procesos biológicos que existen en las plantas de depuración de aguas residuales. Uno de los procesos con mayor expectativa es la reacción de Reducción Catalítica Selectiva de Nitratos (RCSN), un proceso de hidrogenación en fase acuosa que reduce los nitratos a nitrógeno gaseoso a través de varias etapas. La formación de nitrógeno molecular entra en competencia con la formación de amonio (subproducto indeseable), por lo que se hace necesaria la búsqueda de un catalizador activo, estable en forma acuosa y selectivo a la formación de nitrógeno. Este Proyecto Fin de Carrera (PFC) se centra en el estudio y optimización de la reacción de reducción catalítica selectiva de nitratos (RCSN) presentes en corrientes acuosas. El objetivo fundamental de este trabajo como se ha comentado, es desarrollar un catalizador óptimo. En última instancia se pretende obtener un método que sea eficaz y barato respecto a los actualmente vigentes. Para ello, se han desarrollado una serie de catalizadores bimetálicos de Pd-Sn, con distintas cargas en peso de ambos metales, soportados en Al2O3, SnO2 y en nanohíbridos de nanofibras de carbono (CFNs)/Al2O3. A los largo del proyecto se ha procedido a realizar: i) la síntesis y caracterización de catalizadores bimetálicos (Pd-Sn) depositados sobre Al2O3 y CFNs, ii) ensayos catalíticos de la RSCN utilizando un reactor semi-continuo trifásico, para la medida de las actividad, selectividad y estabilidad; y iii) el modelado cinético de la RSCN, incluyendo las especies más importantes, así como la posible desactivación del catalizador. Se ha estudiado la influencia de diferentes variables que afectan directamente a la RCSN (carga de metales, método de impregnación del catalizador, temperatura de reducción del catalizador, pH, conductividad, soporte). Las principales conclusiones obtenidas, al analizar los resultados muestran que: i) a la hora de preparar los catalizadores el método más optimo es impregnar primero el metal no noble (Sn), y posteriormente el metal noble (en este caso con Pd se obtiene mejores resultados que con Pt). ii) El incremento del % de Sn hasta un 1,2% aumenta la selectividad del catalizador hacia la formación de nitrógeno molecular. Por otra parte, el contenido óptimo de Pd está en torno al 1%. iii) Se obtienen los mejores resultados para un soporte de alúmina en comparación con un soporte de SnO2 o de CFNs, debido a su mayor área superficial. iv) Se ha encontrado que para el catalizador de Pd(1%)-Sn(1,2%)/Al2O3, la temperatura óptima de reducción está entre 300 y 350 °C. v) El control del pH mediante la adición de CO2 permite el mantener en niveles bajos la selectividad del catalizador hacia la formación de amonio y vi) La presencia de otros iones en la disolución produce la desactivación por envenenamiento del catalizador, y un aumento de la selectividad a amonio

Palabra(s) clave (del autor): eliminación de nitratos ; aguas residuales ; estudio cinético ; catalizadores pd-sn

Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera