Extruidos de alfe-pilc en la oxidación catalítica de fenol

Alfe-pilc extruded in the catalytic oxidation of phenol

Extruidos de AlFe-PILC con forma de cilindro compacto se emplearon como catalizadores en la reacción de oxidación de fenol en medio acuoso. Debido a que el proceso de elaboración de los extruidos con fase activa AlFe-PILC afecta la actividad intrínseca del catalizador, en este trabajo se determinaron la resistencia mecánica y la estabilidad química del catalizador conformado, así como las limitaciones difusionales por efecto de la aglomeración. Los extruidos se elaboraron con la proporción másica 42/28/30 de arcilla intercalada con AlFe, aglomerante (mezcla 50/50 de bentonita sódica y cálcica) y agua, exhibiendo elevada resistencia mecánica y estabilidad química a la inmersión en agua. Los extruidos de AlFe-PILC presentaron un factor de efectividad menor a 1; por tanto, la reacción se encuentra limitada por la difusión intrapartícula.

INTRODUCCIÓN

Barrer y MacLeod fueron los primeros en introducir el concepto de transformación de sólidos laminares en estructuras porosas por inserción de moléculas en el espaciado laminar de minerales arcillosos tipo esmectita (1). El término “pilarizada” y “pilarización” fue empleado para designar el proceso en el cual moléculas inorgánicas robustas se intercalan entre las láminas de las arcillas mediante un mecanismo de intercambio iónico seguido de remoción del solvente. Posteriormente el sólido se calcina, preservando la estructura del mineral arcilloso y dando lugar a la formación de pilares en el espacio interlaminar (2, 3). La introducción de pilares, además de aumentar la resistencia y estabilidad térmica del material arcilloso, proporciona micro y mesoporosidad, aumenta el área superficial, da mayor acceso a los sitios ácidos presentes en la arcilla natural y genera especies potencialmente activas para una reacción específica (2-4).

La estructura química del pilar puede ser modificada por la síntesis de pilares mixtos, los cuales se obtienen a partir de la hidrólisis de soluciones que contienen varios cationes metálicos. El catión pilarizante principal es el aluminio y el segundo catión inorgánico se adiciona para mejorar la estabilidad térmica y las propiedades adsortivas y catalíticas de la arcilla pilarizada (4, 5). Las arcillas pilarizadas con AlFe (AlFe-PILC, PILC es la abreviatura de pillared inter layered clays) han demostrado ser catalizadores eficientes en la reacción de oxidación de fenol en condiciones extremadamente suaves de temperatura y presión (25 ºC y presión atmosférica) y con elevada estabilidad en medio acuoso, lo cual hace que estos materiales sean considerados como una alternativa para la oxidación de compuestos orgánicos (6-8).

El desarrollo industrial de catalizadores basados en arcillas pilarizadas depende de la capacidad de conformar el material en polvo en una forma comercial (pellets, aglomerado, extruido) que conserve las propiedades químicas y de reactividad de la fase activa, y de que, además, pueda ser empleada en reactores de lecho fijo con bajas caídas de presión (9, 10).