Estudio de la síntesis de zeolita x a partir de caolines desaluminados

Resumen

Las zeolitas son aluminosilicatos cristalinos de gran utilidad tanto a nivel industrial como en el laboratorio. A lo largo de las últimas décadas los ámbitos de aplicación se han ido extendiendo cada vez más, desde campos como la catálisis hasta otros de gran consumo como la utilización de las zeolitas sustituyendo a los fosfatos como mejoradores en detergencia. En estas aplicaciones de producciones elevadas resulta especialmente relevante el ajuste de los costes de producción, por lo que el estudio de vías de síntesis a partir de materias primas de bajo coste y abundantes es muy importante. Por tanto, entre las diferentes materias primas, el caolín se presenta como una alternativa atractiva, debido a su bajo precio y a su amplia disponibilidad. El caolín se ha estudiado ampliamente y numerosos trabajos señalan la posibilidad de su utilización como fuente de Al y Si para la síntesis de diferentes zeolitas. Sin embargo, y para el caso concreto de la síntesis de la zeolíta X, se requiere un tratamiento previo del caolín para adecuar su composición. Esta vía de obtención simplifica los pasos necesarios para la obtención de la zeolita ya que los dos componentes necesarios provienen de la misma materia prima, abaratando así el coste de las mismas. Como contrapartida, se requiere el ajuste de la composición del caolín, método que ya ha sido ensayado con diferentes agentes extractores, tanto ácidos como sales acidas (Colina, 1999). En el presente trabajo se ha realizado un estudio de la síntesis de zeolita X a partir de caolín desaluminado mediante la reacción con ácidos y sales acidas a temperatura elevada. Los reactivos elegidos han sido el H2S04 y el (NH4)2S04 ya que permiten, por un lado, conseguir valores de la razón Si02/Al203 en el caolín adecuadas para la posterior síntesis de la zeolita X y, por otro lado, un buen control de la reacción debido al agotamiento del ácido o la sal. Para el caso del H2SO, -y partiendo de los resultados obtenidos por Colina eT al. (2002) en cuanto a desaluminación- se han obtenido resultados muy positivos, obteniendo una zeolita X con una cristalinidad relativa del 95 % con respecto a una zeolita X comercial. Además, debido al tratamiento de la materia prima con el ácido, la superficie específica de la zeolita obtenida es un 20 % superior a la de la zeolita X comercial. Para el caso del (NH4)2S04, se realizó una primera fase experimental que consistió en el estudio de la reacción del caolín con la sal, ya que si bien algunos autores han publicado algunos resultados sobre la reacción, ninguno lo ha hecho con un caolín como el utilizado en el presente trabajo ni en un intervalo de las variables de reacción lo suficientemente amplio. En cuanto a los resultados obtenidos en la síntesis de zeolita, si bien han sido positivos en cuanto a la obtención de una zeolita X sin impurezas, la cristalinidad relativa de ésta no ha llegado a los valores tan elevados alcanzados en la síntesis con caolín desaluminado con H2SO4 a temperatura elevada. Se ha llevado a cabo también un estudio preliminar de la síntesis de zeolita X a partir de caolines de diferente procedencia, constatando la posibilidad de obtención con materias primas procedentes de lugares muy diferentes. Por otro lado, se ha realizado un diseño básico del proceso para la síntesis de zeolita X a partir de caolín desaluminado con H2S04 a temperatura elevada. Se ha hecho especial énfasis en el diseño de los reactores para la desaluminación del caolín y para la síntesis de la zeolita X En el caso de la desaluminación del caolín se ha considerado el reactor horno rotatorio como el más adecuado para llevar a cabo la reacción. Para la síntesis de la zeolita se considera que el reactor tanque agitado es el más adecuado, teniendo en cuenta el tipo de reacción, y la experiencia acumulada a partir de los experimentos realizados en el laboratorio.