Materiales monolíticos avanzados de carbón para la eliminación de contaminantes orgánicos mediante procesos catalíticos de oxidación en fase gaseosa y líquida

Abstract

En esta Tesis se han desarrollado una serie de catalizadores altamente activos y selectivos en la degradación de contaminantes orgánicos tanto en fase líquida como gaseosa. Para ello se ha diseñado, preparado y caracterizado materiales de carbón avanzados: aerogeles de carbón, recubrimientos con nanofibras de carbón de monolitos cerámicos y recubrimientos con xerogeles de carbón de espumas cerámicas, los cuales han sido usados como soporte de metales nobles (Pt, Pd) y se ha determinado su comportamiento catalítico. Se han estudiado las reacciones de combustión de benceno, tolueno y m-xileno en fase gaseosa a bajas temperaturas y la oxidación catalítica (CWAO) de anilina en fase líquida. Los objetivos que se plantearon fueron son los siguientes: a. Optimizar las características de los materiales de carbón usados como soporte de catalizadores: formato, porosidad y química superficial. b. Desarrollo de catalizadores de Pt o Pd con altas prestaciones en procesos de oxidación de contaminantes en fase gaseosa y líquida. c. Relacionar el comportamiento de estos catalizadores con las características del catalizador (tipo y forma del soporte, hidrofobicidad, fase activa, dispersión, etc.) y las condiciones operativas (temperatura, tiempo de contacto, concentración y naturaleza del contaminante, presencia de vapor de agua, etc En base a los trabajos desarrollados, podemos resumir los resultados en: - Se han preparado catalizadores de Pt soportados sobre materiales de carbón altamente activos y selectivos en procesos de oxidación en fase gaseosa. La degradación del contaminante es total a CO2 y agua, alcanzándose dicho objetivo a temperaturas a temperaturas bajas (150ºC) - Los materiales de carbón son activos para la oxidación de anilina en fase líquida, la cual desarrolla grupos funcionales sobre la superficie del carbón. No obstante, tanto la actividad, pero fundamentalmente la selectividad, aumentan en presencia de Pt. - Las reacciones de oxidación de COV's y anilina catalizadas por Pt soportado sobre materiales de carbón son sensibles a la estructura del catalizador, existiendo no obstante un tamaño de partícula óptimo. - La actividad de los catalizadores de combustión depende de su Sext, hidrofobicidad y del metal depositado. - El comportamiento de los catalizadores de Pd se ve influenciado por la concentración de oxígeno y vapor de agua en la mezcla reactiva en mayor medida que los catalizadores de Pt.