caracterizacion de arcillas apiladas - exposicion

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CARACTERIZACION DE ARCILLAS APILADAS QUE CONTIE NEN FE3+ Y CU

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CARACTERIZ

ACION D

E

ARCILLAS A

PILA

DAS

QUE CONTI

ENEN FE3+ Y

CU

RESUMEN

Se presenta la síntesis de arcillas apiladas de bentonitas naturales mexicanas y soluciones de pilares como soporte para el Cu y Fe 3 + catalizador. El estudio muestra una capacidad de intercambio catiónico favorables en las arcillas. Esto se observa con un cambio de las áreas específicas: desde

66 m2 / g para la arcilla natural a 202 m2 / g para la arcilla apilada.

La relación molar de 4,91 para el

Si / Al en la estructura de arcilla natural y 3,72 para la arcilla apilada muestra la entrada de aluminio como apilante de iones. Hemos podido aumentar la microporosidad en el material catalítico observado a través de una variación del volumen poroso (0.1 a 0.8 cm3 / g) a diferentes concentraciones de Fe3 +. Se obtuvo un incremento en el área específica de más de 200% sobre la arcilla natural.

INTRODUCCIONPilares de arcillas constituyen una de las series más estudiado entre los

materiales microporosos. Se obtienen por intercalación de polyoxocation inorgánicoagrupaciones en la capa intermedia de arcilla, seguido por calcinación. Los grupos de metal intercaladas de óxido (pilares) forman espacios estrechos rodeados de capas de silicato, que producen las propiedades de adsorción y catalíticas. Esto indica que las propiedades superficiales de los pilares tienen una fuerte influencia en las propiedades catalíticas y de adsorción [1-5]. Las arcillas apiladas con Cu y Fe intercambio son activos en la reducción catalítica selectiva. La conversión máxima se consigue entre 200 y 600 1C [6,7].En este trabajo se presenta la síntesis de un soporte catalítico de la reticulación

7 +

método para una arcilla natural y un agente formador de columnas al igual que Al13

Fe3 + y Cu.  

RESULTADOS Y DISCUSION

CARACTERIZACION:

Tabla 1 presenta los resultados del análisis de arcilla natural (AN), arcilla apilada con aluminio (AP), arcilla apilada con aluminio y 0,001 M de hierro (AI1Fe), arcilla apilada con aluminio y 0,003 M de hierro (AI3Fe), arcilla apilada con aluminio y 0,005 M de hierro (AI5Fe), arcilla apilada con aluminio y cobre 0,001 M (AI1Cu), arcilla apilada con aluminio cobre 0,003 M (AI3Cu) y arcilla apilada con aluminio y

0,005 M de cobre (AI5Cu).

El análisis de absorción atómica de las muestras de AN, AP y AI1Fe muestran que la arcilla presenta una considerable capacidad de intercambio catiónico, debido a la salida de los iones Mg y Ca. Durante el proceso de apilante, los iones de Ca y K se sustituye por el aluminio, que aumenta cuando se pasa de la arcilla natural al estado pilares. La Fe y Mg presentes en la arcilla natural no sufren cambios significativos, sin embargo, cuando se introducen 0,001 M de iones Fe, el porcentaje de óxido de hierro en la arcilla sube indica la salida de los iones Mg y Ca.

Se observó que la concentración de potasio permanece casi constante, indicando que durante todo el proceso, el potasio se mantiene generalmente estable dentro de la estructura de la arcilla y que probablemente no interviene en el intercambio iónico.

El AI1Cu muestras, AI3Cu, y AI5Cu también muestran la capacidad de intercambio catiónico, debido a la salida del ión magnesio. Durante el proceso de apilante, los iones

Tabla 1

Concentración (Ppm) de metales en la arcilla natural (NA), con pilares de barro (AP), arcilla apilada con el aluminio y el intercambio con el cobre y el hierro

Muestra Cu Si Mg Fe Al California K

UN   115,5 2.4 0,164 21,5 2,57 1.9

AP 0 106,8 1.5 0,19 82 1,39 1,79

AI1Cu 3 185 1.4 0 21 0 2

AI3Cu 17 185,5 1.2 0 22 1 2

AI5Cu 21 185 0.8 0 21 1.5 2

AI1Fe 0 102,4 1,01 10,9 79,3 0,88 1,87

AI3Fe 0 101,5 1 10,9 78,3 0,86 1,84

AI5Fe 0 103 1 11 79,6 0,88 1,88

Fig. 1. Concentración (ppm) de Si y Al en arcilla apilada con aluminio y intercambiada con cobre.

 

Ca y K son sustituidos por el Al, y este proceso de sustitución aumenta cuando se pasa de la arcilla apilada a la intercambiada con Cu un ión. En Fig. 1, El comportamiento de Al y Si en estas arcillas se muestra, ya que el porcentaje de óxido de Al permanece casi constante, el pilar se mantiene estable durante el intercambio, las pequeñas variaciones se pueden atribuir al método de lavar el material y el agua utilizada durante el síntesis. El tratamiento de la arcilla permite la inserción del Cu y Fe 3 + ion con éxito en la arcilla, los resultados indican un incremento de 0,0033% de óxido de hierro en el comienzo de 0,1938% en el intercambio iónico de la arcilla (con 0,001 M).

Varios métodos y modelos se han aplicado a los datos de adsorción de nitrógeno para geometrías de poros diferentes para caracterizar la porosidad de los sólidos [8-11]. El mesoporosidad en las muestras es evidente a partir de la presencia de histéresis en las isotermas de adsorción, que se ve claramente en todas las muestras (Las Figs. 2 y 3). Además, el aumento o disminución de esta histéresis se explica principalmente debido a los cambios de cristalinidad o el orden en cada una de las muestras durante el proceso de apilante, así como a la homogeneidad o heterogeneidad de los poros dentro del material.

CARACTERIZACION POR DIFRACCION DE RAYOS X

El análisis de los patrones de difracción de rayos X de la arcilla natural y columnas se muestran en la

Fig. 4. El pico a valor de 7,3 2y es característico de las arcillas laminares.

cm3

/ g

120

100 UN

AP

80

60

40

20

0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

P / Po

importantes modificaciones se observó para el pico asignado a la reflexión (0 0 1). Tomando la posición de este pico en el eje 2a y utilizando la ecuación de Bragg, el valor de d (0 0 1) para las arcillas apiladas se estimó como 18 A, mientras que para la arcilla natural el valor de d (0 0 1) fue 13 A. La anchura de la D (0 0 1) pico es ligeramente superior en la arcilla apilada en comparación con la arcilla natural, que está relacionado con el incremento en la histéresis y en el volumen mesoporoso.

Al comparar los patrones de difracción de la AN con la AP y los valores correspondientes de la distancia entre lamelar, un incremento que se observa para el espaciado basal en la estructura laminar, que es 11,7 A para el AN y un 17,6 para la AP. Este incremento fue identificado por el desplazamiento del pico característico hacia la izquierda. Un incremento de 50% se observa en la en la AP con respecto a la AN. La distancia entre laminar se mantiene casi constante en el AI1Fe y ligero descenso de la AI3Fe muestras y AI5Fe.

CONCLUSIONESEl proceso de apilante utilizado en esta

investigación, mantiene las características estructurales de las arcillas originales, y que aumenta sobre todo en una manera importante las características texturales de los pilares arcillas y arcillas los intercambiada con Fe 3 +  

y Cu. La arcilla utilizada en este estudio muestran la capacidad de intercambio catiónico. La presencia de 0,001 M de hierro permite un aumento de la microporosidad de material catalítico, y el área específica de la arcilla natural aumentó más del 200%.

AI 1

Fe Fe

3 AI AI

5 Fe

cm3

/ g

100

80

60

40

20

0

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

P / Po

Fig. 3. Arcilla intercambiada con diferentes concentraciones de hierro; 0,001 M (AI1Fe), 0,003 M (AI3Fe), 0,005 M (AI5Fe).

Fig. 4. De rayos X patrones de difracción de arcilla apilada (PA) y arcilla natural (NA). Las expresiones M, CR y

Cu pie de montmorillonita, cristobalita y cuarzo, respectivamente.

Tabla 2 I n t e r l a m in a r distancia d (0 0 1), de arcilla natural, arcilla apilada y arcilla intercambiada con hierro

M u e s t ra d (0 0 1) Un

U N 11,7 A P 17,6 A I 1 F e 17,3 A I 3 F e 16,3 A I 5 F e 16