Eliminación de contaminantes gaseosos. Uso de catalizadores Pd / Ó-Al2 O3 para la oxidación de C2 H6,CO y reducción de NO

Adriana Pisanu.

1997.

189 h. : ilustraciones ; 30,5 cm. .

Tesis--Universidad Nacional del Sur, 1998.

Resumen: En esta tesis se estudia la actividad de catalizadores Pd / Ó-Al2 O3 para la eliminación de contaminantes gaseosos, particularmente C2 H6, CO y NOx, con el objeto de analizar al Pd como posible sustituto del Rh en los actuales catalizadores de tres vías (Pt-Rh). La mayoría de los catalizadores fueron preparados a partir de acetilacetonato de paladio, Pd(C5 H7 O2)2. Dos catalizadores adicionales fueron obtenidos por vía inorgánica, a partir de Pd(NH3)4(NO3)2, con el objeto de analizar el efecto del método de preparación en las características fisicoquímicas y catalíticas del metal. Los detalles de la preparación de los mismos se presentan en el primer capítulo. La caracterización de las muestras se llevó a cabo mediante quimisorción de H2, microscopía electrónica de transmisión (TEM), espectroscopía infrarroja (FTIR) de CO adsorbido, sorción de O2 y reducción a temperatura programada (TPR). Las diferentes técnicas aplicadas permitieron observar importantes diferencias entre los catalizadores de alto y bajo contenido metálico, así como también la influencia del método de preparación. La descripción de las diferentes técnicas y los datos obtenidos a partir de su aplicación se detallan en el segundo capítulo. Los capítulos siguientes reúnen los resultados del estudio secuencial de las reacciones de oxidación y reducción, hasta llegar al análisis del comportamiento de los catalizadores en una mezcla compuesta por todos los contaminantes. En primer lugar se investigó la actividad de los catalizadores para las reacciones de oxidación (Capítulos III y IV). Las experiencias permitieron determinar que la fase activa para la combustión de C2 H6 es el óxido de paladio. En ausencia de CO (Capítulo III), todos los átomos de metal participan de la reacción como consecuencia de una redispersión o reconstrucción del paladio en contacto con la mezcla reactiva. Consecuentemente, la velocidad de reacción es independiente del tamaño inicial de los cristales de paladio. En presencia de CO (Capítulo IV), el óxido de paladio es menos activo para eliminar C2 H6, probablemente porque la superficie no se reestructura en presencia de CO. En tanto, la combustión de CO ocurre a bajas temperaturas sobre paladio metálico y se completa antes del inicio de la combustión del hidrocarburo. En una segunda etapa (Capítulos V y VI) se examinó la actividad y selectividad de los catalizadores para la reducción de NO con CO. Las experiencias señalaron que, en ausencia de O2 (Capítulo V), la reacción se lleva a cabo a través de un mecanismo redox que involucra la disociación de NO sobre paladio metálico seguida de la oxidación de CO con el oxígeno superficial, con la consecuente regeneración de los sitios activos para una posterior descomposición de NO. En condiciones de reacción, la superficie del paladio se halla oxidada, indicando que la etapa determinante de la velocidad es la adsorción y/o la oxidación de CO. Los catalizadores de alta dispersión evidenciaron una actividad mucho mayor para la reducción de NO que las muestras menos dispersas. Los estudios señalaron, además que el N2 O reacciona a altas temperaturas con el CO para dar N2. El agregado de O2 a mezclas NO-CO (Capítulo VI) condujo a la formación de NO2 en la alimentación. Las experiencias indicaron que los catalizadores son activos para la eliminación de NOx tanto en condiciones ligeramente oxidantes como reductoras; no obstante, la distribución final de productos depende de la estequiometría de la alimentación. La actividad de las grandes partículas para la eliminación de NOx fue similar a la observada en mezcla de NO-CO; en tanto, una importante inhibición de la reacción se observó en las pequeñas partículas. Las experiencias señalaron, además, que la actividad catalítica depende del método de preparación de los catalizadores. En una tercera etapa (Capítulos VII y VIII) se analizó la actividad del paladio para la reducción de NO con C2 H6. En ausencia de O2 (Capítulo VII), la reacción ocurre a través de un mecanismo redox; no obstante, las experiencias señalaron diferentes caminos para la reacción dependiendo del pretratamiento y de la temperatura a la cual los reactivos toman contacto con el sólido. A 300°C, cualquiera sea el estado de oxidación inicial del paladio, la reacción alcanza el mismo estado estacionario; la superficie catalíticamente activa es semejante en cada caso (paladio parcialmente oxidado). Sin embargo, a 400°C, el número de sitios activos y/o el grado de oxidación del paladio dependen del pretratamiento; las reacciones de reformado con vapor son promocionadas sobre una superficie preoxidada, sugiriendo una redispersión o reestructuración del paladio asociada a la oxidación de C2 H6. El tamaño inicial de las partículas de paladio, no ejerce una influencia significativa sobre la actividad catalítica; por lo tanto, la reacción puede considerarse insensible a la estructura.// CALIFICACION DEPARTAMENTO DE GRADUADOS Calificación de la defensa oral: 10 (diez) - Sobresaliente Fecha: 12/12/97

Incluye referencias bibliográficas.