ÁREA: Química Inorgânica
TÍTULO: Redução de NO com amônia sobre o catalisador de pentóxido de vanádio suportato em tetratitanato de potássio.
AUTORES: CUNHA, B. N. (IFG) ; NUNES, L. M. (UFG) ; SILVEIRA, R. G. (IF GOIANO)
RESUMO: O catalisador de pentóxido de vanádio (V2O5), representado por TiK 10V, suportado em
tetratitanato de potássio (K2Ti4O9), representado por TiK, foi preparado pelo método
de impregnação via úmida, na proporção de 10% em relação a massa. O catalisador, assim
como o suporte foram caracterizados por meio da técnica de difração de raios X. Na
redução catalítica seletiva de NO com amônia o catalisador atingiu conversão de N2 de
até 47%.
PALAVRAS CHAVES: tetratitanato de potássio; pentóxido de vanádio e redução de nox.
INTRODUÇÃO: A diminuição de poluentes atmosféricos tem se tornado, cada vez mais, um grande
desafio na área de proteção ambiental. Um dos principais poluentes atmosféricos são
os óxidos de nitrogênio, NOx, estando associados a problemas de saúde e a fenômenos
como a chuva ácida (PUTLURU et al.,2010; CONSUL et al., 2004).
Uma forma de controle das emissões de óxidos de nitrogênio, que são provenientes
principalmente de processos de queima, é por meio de processos catalíticos. Assim a
eliminação desses óxidos pode ocorrer na presença de um catalisador e um agente
redutor, onde a amônia tem-se mostrado favorável no processo denominado de redução
catalítica seletiva de NO com amônia, onde converte-se o poluente, NO, em N2
(FORZATTI, 2001).
Os compostos lamelares, materiais bidimensionais, constituídos através do
empilhamento de camadas ou lamelas, têm sido amplamente empregados como trocadores
iônicos e recentemente vêm sendo investigada sua utilização como catalisadores
(AGUILAR-GONZÁLEZ et al., 2010; JIANG et al., 2009).
Nessa perspectiva o presente trabalho objetiva-se na preparação de um possível
catalisador a base de composto lamelar, o tetratitanato de potássio, impregnado com
pentóxido de vanádio, para a utilização na redução catalítica seletiva de NO com
amônia.
MATERIAL E MÉTODOS: O tetratitanato de potássio, TiK, foi sintetizado a partir da reação no estado sólido
através da mistura estequiométrica de carbonato de cálcio e óxido de titânio. A
mistura foi aquecida a 800 °C por 20 h, triturado, e submetido novamente às mesmas
condições (CARDOSO et al., 2004). O catalisador foi obtido a partir da impregnação do
pentóxido de vanádio 10% (m/m) no suporte, tetratitanato de potássio, via impregnação
úmida, em que uma solução de metavanadato de amônio 0,1 mol/L acidificada, com ácido
oxálico até pH 1, foi adicionada a uma suspensão de 1g de tetratitanato de potássio
em 15 mL de água destilada. A suspensão foi mantida sob agitação a 80 °C até a
evaporação do solvente. O sólido foi seco a 60 °C durante 24h, e posteriormente,
submetido à calcinação a 450 °C durante 4h para obtenção do catalisador, TiK 10V. A
fim de caracterizar os materiais foi utilizada a técnica de difratometria de raios X
e realização do teste catalítico.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O difratograma do tetratitanato de potássio e do catalisador de pentóxido de vanádio
estão apresentados na Figura 1. O conjunto de picos observados para o suporte
sintetizado apresentou padrão de difração característico do tetratitanato de
potássio, com sistema monoclínico e com planos de reflexão conforme a literatura
(JIANG et al., 2009). Através do difratograma referente ao catalisador,TiK 10V, pode-
se observar que não houve alteração no padrão de difração de catalisadores em relação
ao suporte, o tetratitanato de potássio, não sendo possível a detecção de picos
referentes a fase do pentóxido de vanádio, possivelmente pela pequena quantidade de
sólido impregnado.
Com a realização do teste catalítico, observou conversão de NO a N2 para o suporte,
tetratitanato de potássio (TiK), de 12% em praticamente toda faixa de temperatura
analisada. Já o catalisador (TiK 10V) apresentou conversão de aproximadamente 18% ao
longo da faixa de temperatura de até 350 °C, sendo que partir desta temperatura a
conversão aumentou gradativamente atingindo máximo de 47% na temperatura de 500 °C,
conforme apresentado na Figura 2.
O desempenho do catalisador não apresentou conversão catalítica considerável ficando
significativamente abaixo dos resultados apresentados pelo catalisador comercial, a
base do sistema vanádia-titânia. Tal resultado pode estar associado, segundo a
literatura, a presença do íon alcalino, o potássio, contribuindo para basicidade do
catalisador (CHEN et al., 2010).
CONCLUSÕES: A síntese do suporte ocorreu como esperado, em conformidade com os dados divulgados na
literatura. O catalisador sintetizado apresentou conversão catalítica, mesmo que
abaixo dos resultados divulgados na literatura do catalisador comercial, devido
possivelmente ao caráter básico do catalisador.
AGRADECIMENTOS: CAPES
CNPq
LabCat
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: AGUILAR-GONZÁLEZ, M. A.; GOROKHOVSKY, A. V.; AGUILAR-ELGUEZABAL, A. Removal of lead and nickel from aqueous soluctions by SiO2 doped potassium. Materials Science and Engineering B, v.174, p.105-113, 2010.
CARDOSO, V. A.; SOUZA, A. G.; SARTORATTO, P. P. C.; NUNES, L. M. The ionic exchange process of cobalt, nickel and copper(II) in alkaline and acid-layered titanates. Colloids and Surfaces, v.248, p.145-149, 2004.
CHEN, L.; LI, J.; GE, M. The poisoning effect of alkali metals doping over nano V2O5-WO3/TiO2 catalysts on selective catalytic reduction of NOX by NH3. Chemical Engineering Journal, 2010.
CONSUL, J. M. D.; THIELE, D.; VESES, R. C.; BAIBICH, I. M.; DALLAGO, R. M. Decomposição catalítica de óxidos de nitrogênio. Química Nova, v.27 p.432-440, 2004.
FORZATTI, P. Present status and perspective in de-NOx SCR catalysis. Applied Catalysis A: General, v.222, p.221-236, 2001.
JIANG, F.; ZHENG, Z.; XU, Z.; ZHENG, S. Preparation and characterization of SiO2-Pillared H2Ti4O9 and photocatalytic activity for methylene blue degradation. Journal of Hazardous Materials, v.169, p.1250-1256, 2009.
PUTLURU, S. S. R.; RIISAGER, A.; FEHRMANN, R. Structure, acidity and activity of CuOx/WOxUZrO2 catalyst for selective catalytic reduction of NO by NH3. Journal of Catalysis, v.271, p.43-51, 2010.
