Clinoptilolita natural intercambiada con hierro: caracterización y actividad catalítica en la reducción de monóxido de nitrógeno

Daria Tito-Ferro, Inocente Rodríguez-Iznaga, Beatríz Concepción-Rosabal, Fernando Chávez-Rivas, Vitalii Petranoskii, Arbelio Penton-Madrigal, Felipe Castillón-Barraza

Resumen


El propósito fue caracterizar la clinoptilolita natural del yacimiento de Tasajeras, Cuba, una vez modificada por intercambio iónico hidrotermal con disoluciones de hierro(II) y hierro(III) en medio ácido, y evaluar su actividad catalítica en la reducción de monóxido de nitrógeno con monóxido de carbono/propeno, en presencia de oxígeno. La caracterización se realizó por métodos de adsorción y espectroscopías Mössbauer y de reflectancia difusa en la región ultravioleta-visible. Los resultados indican que, en las muestras intercambiadas, el hierro divalente y el trivalente incorporados se encuentran como cationes de compensación extraenrejados; coordinados octaédricamente en los canales de la clinoptilolita y en forma de oxihidróxidos originados por hidrólisis de estos cationes. En la muestraintercambiada con hierro(II) existe, adicionalmente, sulfato de hierro(II)adsorbido; la intercambiada con hierro(III) tiene una mayor cantidad deaglomerados de partículas de oxi-hidróxidos de hierro. La actividad catalítica en la reducción de monóxido de nitrógeno es mayor en las zeolitas modificadas que en la de partida, siendo la muestra intercambiada con hierro(II) la que presenta la mayor actividad catalítica. Esto indica que los principales centros activos catalíticamente están asociados con el hierro divalente.

Palabras clave


zeolita natural; clinoptilolita; reducción química; monóxido de nitrógeno; hierro.

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Referencias


BACHER, V.; PERBANDT, C.; SCHWEFER, M.; SIEFERT, R. & TUREK, T. 2013: Kinetics of the NO/NO2 equilibrium reaction over an iron zeolite catalyst. Applied Catalysis B: Environmental 134: 55–59.

BERLIER, G.; SPOTO, G.; BORDIGA, S.; RICCHIARDI, G.; FISICARO, P.; ZECCHINA, A.; ROSSETTI, I.; SELLI, E.; FORNI, L.; GIAMELLO, E. & LAMBERTI, C. 2002: Evolution of extra-framework iron species in Fe silicalite. 1. Effect of Fe content, activation temperature, and interaction with redox agents. Journal of Catalysis 208(1): 64–82.

ČAPEK, L.; KREIBICH, V.; DEDECEK, J.; GRYGAR, T.; WICHTERLOVÁ, B.; SOBALIK, Z.; MARTENS, J. A; BROSIUS, R. & TOKAROVÁ, V. 2005: Analysis of Fe species in zeolites by UV–Vis–NIR, IR spectra and voltammetry. Effect of preparation, Fe loading and zeolite type. Microporous and Mesoporous Materials 80(1): 279–289.

CHÁVEZ, F.; RODRÍGUEZ-FUENTES, G.; RODRÍGUEZ-IZNAGA, I.; PETRANOVSKII, V.; ZAMORANO, R. & COLLUCIA, S. 2013: Evidence for controlled insertion of Fe ions in the framework of clinoptilolite natural zeolites. Microporous Mesoporous Materals 167: 76–81.

CONCEPCIÓN-ROSABAL, B.; RODRÍGUEZ-FUENTES, G. & SIMÓN-CARBALLO, R. 1997: Development and featuring of the zeolite active principle FZ: A glucose absorbent. Zeolites 19(1): 47-50.

CZAKÓ, I.; VÉRTES, A.; CZÁRÁN, E. & PAPP, J. 1988: Mössbauer spectroscopic characterization of some Hungarian Zeolites utilized as catalysts. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry Letters 128(1): 9–14.

GHASEMIAN, N.; FALAMAKI, C. & KALBASI, M. 2014: Clinoptilolite zeolite as a potential catalyst for propane-SCR-NO: Performance investigation and kinetic analysis. Chemical Engineering Journal 236: 464–470.

HADJIIVANOV, K.; IVANOVA, E.; KEFIROV, R.; JANAS, J.; PLESNIAR, A.; DZWIGAJ, S. & CHE, M. 2010: Adsorption properties of Fe-Containing dealuminated BEA zeolites as revealed by FTIR spectroscopy. Microporous Mesoporous Materials 131(1): 1-12.

HØJ, M.; BEIER, M. J.; GRUNWALDT, J. D. & DAHL, S. 2009: The role of monomeric iron during the selective catalytic reduction of NOx by NH3 over Fe-BEA zeolite catalysts. Applied Catalysis B: Environmental 93(1): 166–176.

IVANOVA, E.; MIHAYLOV, M.; HADJIIVANOV, K.; BLASIN-AUBÉ, V.; MARIE, O.; PLESNIAR, A. & DATURI, M. 2010: Evidencing three distinct FeII sites in Fe-FER zeolites by using CO and NO as complementary IR probes. Applied Catalysis B: Environmental 93(3–4): 325–338.

INGLEZAKIS, V. J.; ZORPAS, A. A. & LOIZIDOU, M. D. 2003: Simultaneous removal of metals Cu2+, Fe3+ and Cr3+ with anions SO42- and HPO42− using clinoptilolite. Microporous and Mesoporous Materials 61(1-3): 167– 171.

LEZCANO, M.; KOVALCHUK, V. I. & D'ITRI, J. L. 2001: FTIR study of the interaction of nitric oxide with Fe-ZSM-51. Kinetics and Catalysis 42(1): 104-111.

MARCO, J. F.; GARCÍA, M.; GARCEDO, J. R.; GONZÁLEZ, T.; ARCOYA, A. & SEOANNE, X. L. 1995: On the state of iron in a clinoptilolite. Hyperfine Interactions 95(1): 53–70.

METKAR, P. S.; HAROLD, M. P. & BALAKOTAIAH, V. 2013: Experimental and kinetic modeling study of NH3-SCR of NOx on Fe-ZSM-5,Cu-chabazite and combined Fe- and Cu-zeolite monolithic catalysts. Chemical Engineering Science 87: 51–66.

MOURA, M. L.; MONTEIRO, C.; MORENO, R.; LÓPEZ, T.; JIMÉNEZ, A. & RODRÍGUEZ, E. 2009: Simulation of SCR equipped vehicles using iron-zeolite catalysts. Applied Catalysis A: General 366(1): 13–21.

PÂRVULESCU, V. I.; GRANGE, P. & DELMON, B. 1998: Catalytic removal of NO. Catalysis Today 46(4): 233-316.

PALASH, S. M.; MASJUKI, H. H.; KALAN, M. A.; MASUM, B. M.; SANJID, A. & ABIDIN, M. J. 2013: State of the art of NOx mitigation technologies and their effect on the performance and emission characteristics of biodiesel-fueled performance and emission characteristics of biodiesel-fueled compression ignition engines. Energy Conversion and Management 76: 400–420.

PRALIAUD, H.; MIKHAILENKO, S.; CHAJAR, Z. & PRIMET, M. 1998: Surface and bulk properties of Cu–ZSM-5 and Cu/Al2O3 solids during redox treatments. Correlation with the selective reduction of nitric oxide by hydrocarbons. Applied Catalysis B: Environmental 16(4): 359–374.

RODRÍGUEZ-FUENTES, G.; DE MÉNORVAL, L. C.; REGUERA, E. & CHÁVEZ, F. 2008: Solid state multinuclear NMR study of iron species in natural and modified clinoptilolite from Tasajera deposit (Cuba). Microporous and Mesoporous Materials 111(1): 577-590.

RODRÍGUEZ-IZNAGA, I.; PETRANOVSKII, V.; RODRÍGUEZ-FUENTES, G.; MENDOZA, C. & BENÍTEZ-AGUILAR, A. 2007: Exchange and reduction of Cu2+ ions in clinoptilolite. Journal of Colloid and Interface Science 316(2): 877–886.

ROQUE, R.; DÍAZ, C.; REGUERA, E.; FUNDORA, J.; LÓPEZ, L. & HERNÁNDEZ, M. 1990: The state of iron in natural zeolites: A Mössbauer study. Zeolites 10(7): 685-689.

SULTANA, A.; SASAKI, M.; SUZUKI, K. & HAMADA, H. 2013: Tuning the NOx conversion of Cu-Fe/ZSM-5 catalyst in NH 3-SCR. Catalysis Communications 41: 21-25.

TITO, D.; RODRÍGUEZ-IZNAGA, I.; CONCEPCIÓN-ROSABAL, B.; BERLIER, G.; CHÁVEZ, F.; PENTON, A.; CASTILLÓN, F. F. & PETRANOVSKII, V. 2016: Iron exchanged natural mordenite: UV-Vis diffuse reflectance and Mössbauer spectroscopy characterisation. International Journal of Nanotechnology 13(1-3): 112-125.

TUEL, A. ; ARCON, I. & MILLET, J. M. 1998 : Investigation of structural iron species in Fe-mesoporous silicas by spectroscopic techniques. Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 94(23): 3501-3510.

WANG, J.; LIU, Z.; FENG, G.; CHANG, L. & BAO, W. 2013: In situ synthesis of CuSAPO34/cordierite and its selective catalytic reduction of nitrogen oxides in vehicle exhaust: The effect of HF. Fuel Processing Technology 109: 101–109.

WANG, T.; LI, L. & GUAN, N. 2013: Combination catalyst for the purification of automobile exhaust from lean-burn engine. Fuel Processing Technology 108:41–46.

YAHIRO, H. & IWAMOTO, M. 2001: Copper ion-exchanged zeolite catalysts in deNOx reaction. Applied Catalysis A: General 222: 163–181.


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