Efecto del escalamiento en la preparación del catalizador Al/Fe-PILC sobre sus propiedades fisicoquímicas y catalíticas en la eliminación PCFH de materia orgánica disuelta

Vallejo Pastás, Carlos Andrés (2019) Efecto del escalamiento en la preparación del catalizador Al/Fe-PILC sobre sus propiedades fisicoquímicas y catalíticas en la eliminación PCFH de materia orgánica disuelta. Project Report. Universidad de Nariño, Pasto.

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Resumen

En el presente estudio se logró desarrollar una metodología de preparación de catalizadores tipo arcilla pilarizada (Al/Fe-PILC) a partir de precursores en medio concentrado. En la primera etapa, se compararon dos métodos alternativos de preparación de disolución intercalante mixta Al/Fe concentrada (Al/Fe-Al0 y Al/Fe-U/MW) y se contrastaron con una disolución de referencia preparada por el método de hidrólisis convencional en medio diluido (Al/FeOH); con base en estabilidad, pH y poder intercalante se encontró que el método de preparación en medio concentrado viable para ser escalado con la mayor fracción de especies oligoméricas intercalantes fue la hidrólisis in-situ por adición de aluminio metálico cuya mejor relación Al3+/Al0 fue 14/86 y corresponde a la muestra Al/Fe-Al0 86 (RH = 2,58, CTMf = 4,25 mol/L, pHf = 3,32, ρ = 1,33 g/cm3 , CE = 58,6 mS/cm). En una segunda etapa se estableció el efecto simultáneo de la refinación previa de la arcilla de partida y de tres métodos de intercalación diferenciados por la presencia o ausencia del medio de suspensión; por último, se determinó el efecto de la temperatura de calcinación del sólido final (400 °C o 500 °C), llegando a las mejores condiciones de preparación a partir de precursores concentrados a escala de laboratorio en función de las propiedades fisicoquímicas y la actividad en la peroxidación catalítica en fase húmeda PCFH, encontrando ventajosa para el escalamiento en la preparación del catalizador la metodología utilizada en el material codificado como C2-EL-Al/Fe-Al0 86-NS-400/50g (d001 = 1,78 nm, SBET = 189 m2 /g, CC = 36 %, Feinc = 1,78 % Fe2O3, degradación de MON = 18,71 %, mineralización de MON = 29,42 %). Luego, aplicando las mejores condiciones de preparación a partir de un precursor concentrado se estudió el efecto del escalamiento desde laboratorio (50 g) hacia escala banco (1,4 kg) y escala 10 kg determinando la influencia del tiempo de calentamiento, agitación, adición, lavado, secado y calcinación. Además de esclarecer cuáles son las etapas de preparación más influyentes sobre las propiedades fisicoquímicas y catalíticas del material final a escala piloto, quedó desarrollado un método de preparación del catalizador Al/Fe-PILC viable para su aplicación a escala piloto. El catalizador obtenido a escala 10 kg presentó propiedades fisicoquímicas ligeramente disminuidas a las logradas a escalas laboratorio y banco C2-EPAl/Fe-Al0 86/10kg: d001 = 1,71 nm, SBET = 147 m 2 /g, CC = 29 %, Feinc = 1,77 % Fe2O3; en el caso de la degradación de color de la MON, el efecto fue un poco más marcado (degradación de MON = 5,76 %, mineralización de MON = 29,73 %). La caracterización fisicoquímica de todos los materiales se llevó a cabo por Análisis elemental (FRX), difracción de rayos X en polvo y placa orientada, fisisorción de N2 a -198 °C desde bajas presiones, capacidad de intercambio catiónico, análisis térmico simultáneo (TGA/DSC), reducción a temperatura programada con H2 y espectroscopía en el infrarrojo medio y cercano en modo reflectancia difusa (DRIFTS). La Al/Fe-PILC preparada a escala piloto exhibió un excelente desempeño como sólido activo de la peroxidación catalítica en fase húmeda (PCFH) de fenol (PhO), naranja de metilo (NM) y un modelo sintético de materia orgánica natural (MON), así como una elevada estabilidad frente a la lixiviación química del metal activo (Fe) en condiciones de reacción.

Tipo de Elemento:	Monografía (Project Report)
Información Adicional:	Director: Luis Alejandro Galeano
Palabras Clave:	Materia orgánica, catalizador, química
Asunto:	Q Ciencias > Q Science (General) Q Ciencias > QA Mathematics Q Ciencias > QD Chemistry
Division:	Facultad de Ciencias Exactas y Naturales > Programa de Química > Trabajos de grado
Depósito de Usuario:	Monitor Biblioteca 4 Quijano Guerrero
Fecha Deposito:	04 Mar 2026 12:54
Ultima Modificación:	04 Mar 2026 12:54
URI:	http://sired.udenar.edu.co/id/eprint/15466

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