Pilarización de arcillas en medio concentrado para la obtención de catalizadores ácidos

Abstract

Este trabajo se enmarca dentro de una línea de investigación del grupo de ESCA (estado sólido y catálisis ambiental) del departamento de química, que busca aportar al conocimiento sobre modificaciones vía pilarización en medio concentrado de arcillas y el empleo de estas como catalizadores ácidos. Se evaluaron algunos parámetros implicados en la síntesis de catalizadores tipo arcillas pilarizadas modificadas con especies mixtas de Al-Zr, hacia la obtención de catalizadores heterogéneos para reacciones de hidroisomerización de alcanos. Con el fin de minimizar los volúmenes de agua, el proceso de pilarización se orientó al empleo de suspensiones concentradas, tanto de arcilla como del agente pilarizante. Adicionalmente, para disminuir los tiempos de síntesis se empleó la técnica de ultrasonido. En este trabajo se sintetizan por primera vez polímeros sólidos de Al-Zr con cantidades variables y crecientes de Zr, para ser empleados en el proceso de pilarización de dos arcillas de naturaleza diferentes. Se obtuvieron sólidos con características comparables a los sintetizados por métodos convencionales, pero empleando tiempos y volúmenes de agua considerablemente menores. Igualmente, la técnica de ultrasonido fue empleada en la síntesis de PILC’s, permitiendo mejorar algunas propiedades del sólido obtenido. Adicionalmente el éxito del proceso de pilarizacion en medio concentrado es dependiente de la naturaleza del mineral arcilloso de partida. Se encuentra una relación lineal entre las propiedades acidas de las arcillas pilarizadas y su actividad catalítica en reacciones de hidroconversión de alcanos. Finalmente el Zr presente en el polímero mixto Al-Zr, aumenta la acidez del sólido final y lo hace más selectivo a productos de craqueo.

Abstract: This work is part of a line of of the ESCA group research (solid state and environmental catalysis) of the chemistry department, which seeks to contribute to knowledge about modifications via pilarization in clays concentrated medium and the use of these as acid catalysts. Some parameters involved in the synthesis of catalysts type pilaring clays modified with mixed species of Al-Zr, towards obtaining heterogeneous catalysts for alkane hydroisomerization reactions were evaluated. In order to minimize water volumes, the pilarization process was oriented to the use of concentrated suspensions, both clay and the pilarizing agent. Additionally, in order to reduce the synthesis times, the ultrasound technique was used. In this work, for the first time solid polymers of Al-Zr are synthesized with varying and increasing amounts of Zr, to be used in the process of pilarization of two clays of different nature. Solids with characteristics comparable to those synthesized by conventional methods were obtained, but using considerably shorter times and volumes of water. Likewise, the ultrasound technique was used in the synthesis of PILC's, allowing to improve some properties of the obtained solid. Additionally, the success of the pilarization process in concentrated medium is dependent on the nature of the starting clay mineral. A linear relationship is found between the acid properties of the pillared clays and their catalytic activity in hydroconversion reactions of alkanes. Finally the Zr present in the mixed polymer Al-Zr, increases the acidity of the final solid and makes it more selective to cracking products.