Materiales absorbentes para la eliminación de compuestos orgánicos volátiles

Resumen

La memoria que se presenta a continuación abarca la preparación y el estudio de la capacidad de adsorción de adsorbentes zeolíticos en lecho fijo y estructurados. Las estructuras utilizadas fueron por un lado monolitos de Fecralloy de microcanales longitudinales y por otro espumas de SiC. Los materiales zeolíticos utilizados fueron una zeolita MFI convencional (puramente microporosa) y una zeolita MFI jerárquica (micro-mesoporosa). Ésta última fue sintetizada nucleando la zeolita en un medio con gran cantidad de partículas de carbón que quedan ocluidas en el cristalito, para a continuación ser eliminadas por combustión. Se estudiaron dos maneras de compactar los materiales zeolíticos pulverulentos para formar un lecho fijo de tamaños de partícula superior: compactación por presión y por adición de aglomerantes. Finalmente se evaluó la capacidad de adsorción de tolueno de ambas zeolitas en lecho fijo, se llevó a cabo un estudio de las variables que afectan a la adsorción y se fijaron las condiciones para un test estándar de adsorción. La zeolita jerárquica presentó una capacidad de adsorción superior por presentar un mayor volumen de poros. El depósito de la zeolita tipo MFI convencional sobre diferentes estructuras se llevó a cabo mediante dos técnicas: depósito por inmersión en una suspensión estabilizada de zeolita (washcoating) y depósito por síntesis in situ. Ambas técnicas dieron lugar a depósitos de zeolita bien adheridos a la superficie de las dos estructuras. Sin embargo las características de estos depósitos fueron distintas en función de la técnica utilizada. En el caso del depósito por inmersión, el uso de aditivos fue necesario para por un lado obtener una suspensión suficientemente estable de zeolita y por otro una buena adherencia de la capa final. Además, la presencia de estos aditivos generó una nueva mesoporosidad en la capa de zeolita depositada y se comprobó que los cristalitos de zeolita presentan una orientación al azar cuando son depositados por esta técnica. En el caso del depósito por síntesis in situ, se estudiaron varias maneras de dirigir el crecimiento hacia la superficie del soporte y se concluyó que la repetición de la síntesis sobre el mismo soporte es un método efectivo para cubrir toda la superficie con zeolita. La adherencia de estos depósitos fue excelente, obteniéndose capas completamente microporosas y donde los cristalitos de zeolita presenten orientaciones preferenciales. El deposito de la zeolita MFI jerárquica solo se pudo llevar a cabo por la técnica de inmersión. Se evaluó con éxito la capacidad de adsorción de estos soportes recubiertos con zeolita y se compararon los resultados con los obtenidos con los lecho fijos. Se observó que cuanto más estrecho era el contacto entre el flujo a tratar y el adsorbente, mayores eran tanto la eficacia de la adsorción hasta el punto de ruptura como la pérdida de carga. Así, el lecho fijo fue el sistema más efectivo pero a su vez el que más pérdida de carga produjo, seguido de las espumas para finalmente llegar al los monolitos de canales longitudinales donde tanto la eficacia de adsorción como la pérdida de carga fueron menores.