Estudios de zeolitas naturales y modificadas para su utilización como catalizadores de control ambiental

Abstract

Las zeolitas son aluminosilicatos con estructura Si04 entretejida y tetraedros A104 con cationes asociados. Su estructura forma cavidades ocupadas por iones grandes y moléculas de agua con gran libertad de movimiento que permiten el intercambio iónico y la deshidratación reversible, además de que poseen propiedades adsorbentes únicas y actúan como tamices debido a su estructura cristalina regular y tamaño de poro uniforme. En el presente trabajo se presentan los resultados correspondientes a la identificación y caracterización de la clinoptilolita, una zeolita mineral, de un yacimiento de San Luis Potosí, México, y algunas modificaciones efectuadas mediante intercambio iónico, tratamiento térmico, tratamiento básico y tratamiento ácido, empleando técnicas de Difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía de fuerza atómica (AFM), análisis térmico diferencial y espectrometría de energía dispersa de rayos X (EDS). El análisis termogravimétrico (TGA) realizado a la materia prima permite determinar la pérdida de peso por efecto del calentamiento de la muestra, la comparación de las imágenes obtenidas SEM de la materia prima y después de haber sido sometida a tratamiento térmico a 700°C, permite detectar la sinterización de las partículas. Con los difractogramas de rayos X, podemos asegurarnos que a esta temperatura no existe cambio de fase. La estructura observada en las micrografías SEM y las imágenes del AFM presenta placas y agujas, sobre todo mediante esta última técnica en donde con gran resolución se distinguen las placas que conforman a este mineral zeolítico. Los análisis de fisisorción de N 2 indican que no existe microporosidad en el material a excepción de las modificaciones con HC1, debido principalmente al bloqueo de los sitios de adsorción en la celda unitaria por la presencia de los cationes que balancean las cargas en la estructura. En el caso del tratamiento básico se obtuvo la zeolita P, que es útil en la adsorción de Cs y Sr , a la vez que son fáciles de inmovilizar mediante calcinación. La razón Si/Al de esta zeolita sintética es menor («2.5) en relación a la clinoptilolita inicial («5.5) La desaluminización de la estructura se obtiene al someter a la clinoptilolita a un tratamiento ácido. Se pueden observar distintos grados de alteración de las propiedades dependiendo de la concentración de la solución de HC1 empleada. Mediante el análisis elemental practicado utilizando un espectrómetro de energía dispersa de rayos X (EDS integrado al SEM), se observa la manera en que el aluminio y los cationes asociados a la estructura son lixiviados. El cambio más drástico en las propiedades texturales se alcanza con una solución de HC1 6.0 M.