Eliminación de amoniaco y aminas alifáticas por oxidación catalítica en medio acuoso, con catalizadores metálicos soportados en carbón activado.

Abstract

Se estudió la oxidación parcial de amoniaco acuoso a nitrógeno y agua por el proceso “Catalytic Wet Air Oxidation” (CWAO) utilizando como catalizadores carbón activado (AC), Pt/AC y Pd/AC. Se hizo además, un estudio exploratorio de la oxidación de metilamina y dimetilamina a nitrógeno, agua y dióxido de carbono, empleando los mismos sistemas catalíticos. Los sistemas catalíticos empleados fueron eficientes para eliminar el amoniaco acuoso, sin embargo, disminuye en la eliminación de aminas alifáticas. Se utilizó un carbón activado de cuesco de durazno, el cual fue modificado por procesos de oxidación con ácido nítrico y/o reducción con hidrógeno, con el objetivo de cambiar su naturaleza y composición química superficial. La identificación y cuantificación de los grupos superficiales del carbón activado se realizó combinando las técnicas de caracterización: descomposición térmica programada, infrarrojo con transformada de Fourier, y análisis por el método Boehm. En condiciones ambientales el amoniaco es adsorbido principalmente por los grupos superficiales tipo carboxílicos, lactónicos y anhídridos del carbón. Cuando el carbón activado fue utilizado como catalizador en el proceso CWAO, los grupos superficiales tipo quinónicos serían los responsables de oxidar parcialmente el amoniaco, mientras que, los grupos carboxílicos, lactónicos y anhídridos adsorbieron fuertemente al amoniaco inhibiendo la actividad catalítica. La presencia de grupos carboxílicos, lactónicos y anhídridos en el soporte dieron origen a menores dispersiones metálicas. En ausencia de éstos grupos, las dispersiones metálicas mejoran notablemente debido posiblemente a que los precursores metálicos [PtCl6]2- y [PdCl4]2- son adsorbidos en los planos basales del soporte. La fase metálica de Pto fue más activa que la de Pdo, debido a su mayor actividad intrínseca y estabilidad química en el sistema de reacción oxidándose solo en 5%, en contraste con el Pdo que fue superior al 55%. El estudio exploratorio de la oxidación de metilamina y dimetilamina por el proceso CWAO empleando los catalizadores AC, Pt/AC y Pd/AC, mostró que éstos compuestos son adsorbidos por los mismos grupos funcionales observados en el caso del amoniaco, siendo la tendencia: dimetilamina > metilamina > amoniaco. La actividad de los sistemas catalíticos disminuyó con el incremento de la cantidad de compuesto amino adsorbido. La formación de productos de oxidación total (nitritos y nitratos), fue favorecida por la adsorción fuerte de los compuestos nitrogenados y por la presencia de aglomerados metálicos en el catalizador.