Clinoptilolita y NaBeCalita como sólidos porosos naturales en la contaminación atmosférica
Date
2004
Authors
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Publisher
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Abstract
En el deseo propio del ser humano para generar satisfactores, este ha incluido indiscutiblemente al medio que le rodea; sea por substancias de tipo primario o como consecuencia de actividades humanas, la utilización indiscriminada de dichas sustancias, ha implicado la contaminación crónica del ambiente. Tan solo por mencionar algunos, el consumo mundial de petróleo ha excedido los 3 billones de toneladas por año y la producción de químicos orgánicos sintéticos se ha incrementado exponencialmente al paso de las décadas. De cualquier manera y como se ha documentado ya por numerosos estudios, muchos compuestos orgánicos sintéticos aunque aplicados o introducidos en sitios específicos se han dispersado ampliamente hasta los últimos rincones de la tierra. En este sentido, ante la gran cantidad de contaminantes presentes en la atmósfera, probablemente los compuestos orgánico volátiles también nombrados COVs constituyan la segunda clase mas extendida y diversa después de las partículas. En los últimos años, los COVs han recibido una particular atención no solo por la elevada toxicidad inherente que les acompaña sino por el riesgo potencial que representan al ser precursores del ozono troposférico. En consecuencia, el control de la contaminación por parte de la adsorción ha representado una importante opción por las ventajas prácticas y comerciales. La información concerniente al equilibrio de adsorción sigue siendo usada para calcular tiempos de operación, tamaño óptimo de las unidades adsorbentes y condiciones de operación. Si bien la remoción de los COVs por adsorbentes tales como el carbón activado han demostrado una alta eficiencia, 5 su generalidad así como el elevado costo en que se cotizan, los hace tecnologías económicamente poco factibles, por lo que el desarrollo de tecnologías efectivas y económicamente viables se hacen necesarias. En la actualidad, la utilización y desarrollo de materiales zeoliticos están jugando un papel importante en la destrucción de COVs, aprovechando la disponibilidad de sus poros.
Ante tal esquema, el presente trabajo se ha avocado al estudio de la adsorción de COVs de la familia de los alcanos: hexano, heptano, octano y nonano; de los aromáticos: benceno, tolueno, xileno y clorobenceno y de los clorados cloroformo y tetracloruro de carbono con dos adsorbentes propios del estado de Puebla, la zeolita de tipo clinoptilolita y la arcilla denominada como NaBeCalita
La importancia de este trabajo fue:
Estudiar la influencia de la polaridad, tamaño y polarizabilidad del adsorbato, de la temperatura y la presión al proceso de adsorción de los COVs en estudio con los sólidos arriba mencionados.
La estructuración de esta tesis se encuentra detallada de la siguiente manera:
El capítulo 2 enuncia simplemente las hipótesis y objetivos que dieron origen al presente trabajo.
El capítulo 3 relativa a los antecedentes se inicia con una breve semblanza histórica sobre algunos de los episodios de contaminación sufridos como consecuencia que acompaña al proceso de la combustión, toxicidad encontrada en algunos COVs, así como la especiación de la mezcla atmosférica de la ciudad de México y la analogía geográfica con la ciudad de Puebla. Este capítulo incluye además, aspectos hasta ahora conocidos de la zeolita y la arcilla en estudio: características, clasificación y disposición espacial de las estructuras. Este capítulo finaliza con el apartado de la adsorción, que abarca desde la definición de adsorción, pasando por tipo de interacciones hasta algunos de los modelos que permiten explicar el fenómeno antes mencionado y concluir dicho capítulo con la variable termodinámica: el calor de adsorción.
El capítulo 4 referente a la parte experimental describe brevemente la metodología empleada así como el material y el equipo utilizado.
El capítulo 5 destinado a la discusión de resultados, se inicia con el adsorbente clinoptilolita seguido de la discusión de los resultados de la arcilla NaBeCalita. Este capítulo presenta entre otros, los gráficos de las isotermas obtenidas, la aplicación de los modelos de Henry, Langmuir, Freundlich y Dubinin Raduskevich a los datos de isoterma y la obtención de los valores de las constantes de los respectivos modelos, así como su interpretación. Se analiza el mecanismo de adsorción en función de las propiedades moleculares ( polarizabilidad, diámetro molecular, enlace de hidrógeno, influencia de la dealuminación, etc.). Este capítulo se concluye con la discusión de los calores isostéricos de adsorción que resultan de las isotermas de adsorción previamente obtenidas por medio de la técnica de cromatografia de gases. Dicha energía de adsorción fue evaluada a través de la ecuación de Clausius-Clapeyron en el intervalo de temperatura estudiado de 398 a 498 K.
Finalmente, el capítulo 6 relativo a conclusiones, se subraya el papel preponderante de los distintos parámetros moleculares en las diferentes familias de compuestos, el adsorbente más idóneo y la mejor temperatura para la adsorción de los compuestos orgánicos aquí estudiados.