Aplicación del diseño D-Optimal en la modelación de la adsorción de COVs-Cl sobre zeolitas naturales chilenas modificadas

Abstract

En este trabajo se investigaron las variables de diseño y los parámetros operacionales en el proceso de adsorción de compuestos orgánicos volátiles clorados (COVs-Cl) utilizando zeolita natural modificada con metales de transición (ZMt). Se establecieron los niveles de las variables de diseño: temperatura de desgasificación [350 ºC, 550 ºC], tipo de metal de transición [Fe, Mn, Ag, Co, Cu, Ni], concentración del metal depositado [0,05; 0,1 M], método de deposición del metal [impregnación, intercambio iónico], posttratamiento del metal depositado [desgasificación con Ar, calcinación con O 2 , reducción con H 2 ], y como parámetros operacionales: tipo de COVs-Cl [percloroetileno, clorobenceno], concentración de COVs-Cl [1,5; 9,5 µmol dm-3 ], temperatura de adsorción [20; 100 ºC], flujo volumétrico de COVs-Cl [50; 100 cm 3 min-1 ], masa de ZMt [0,15; 0,3 g]. Se utilizó el diseño de experimento D-Optimal, con el que el número de experimentos a realizar fue reducido de 2.048 a 139. Los experimentos de adsorción se llevaron a cabo en un adsorbedor de lecho fijo, siguiendo la concentración del COVs-Cl por cromatografía de gases. Los resultados experimentales se ajustaron a un modelo de regresión lineal de segundo orden. El análisis de varianza (ANOVA) demostró que el modelo ajustado es altamente significativo y con una satisfactoria bondad de ajuste. Los resultados del ANOVA también indicaron que entre las variables significativas, las zeolitas intercambiadas con Fe y Cu tienen un efecto positivo en la capacidad de adsorción de la ZMt. La concentración de COVs-Cl y temperatura de adsorción muestran la mayor influencia en la eliminación de COVs-Cl entre las variables de operación estudiadas.

New insight of the influence of acidic surface sites of zeolite on the ability to remove gaseous ozone using operando DRIFTS studies

“…The ozone adsorption and decomposition has already been reported on several materials such as ZrO 2 [27], MgO [27], CeO 2 [27], TiO 2 [27], γ-Al 2 O 3 [27,28], ZnO [27,28], CaO [17,28], ZnO [27], α-Fe 2 O 3 [28], CuO [28], SiO 2 [29] and synthetic ZSM-5 zeolites using different Si/Al molar ratios [30]. In all cases, Lewis acidity showed to play an important role in the ozone adsorption and in its further decomposition.…”

“…This solid is composed of clinoptilolite (53%), mordenite (40%), and quartz (7%) [16]. NZ was chemically and thermally modified by a succession of ion-exchange with ammonium salt at 90°C, thermal out-gassing, and metal deposition, to obtain the transition metal-modified natural zeolites (Z-Mt) as reported in previous publication [17]. Cu, Mn, Ag, Co, Fe, and Ni were used here as active transition metals (Mt) for natural zeolite modification.…”

“…Cu, Mn, Ag, Co, Fe, and Ni were used here as active transition metals (Mt) for natural zeolite modification. They were supplied in the form of metal salts by MERCK (Darmstadt, Germany) as: copper nitrate (Cu(NO 3 ) After that, zeolite samples were thermally post-treated, reaching the same final temperature of thermal out-gassing procedure conducted in the step before (350°C or 550°C), as indicated elsewhere [17]. All post-treatments of the deposited metals were performed in a vertical tubular furnace.…”

“…In all cases, Lewis acidity showed to play an important role in the ozone adsorption and in its further decomposition. In the case of oxides [17,[27][28][29], the ozone decomposition mechanism takes place through the adsorption of ozone molecules via interaction with hydroxyl groups or via bonding with strong Lewis acidic sites of the metal oxides.…”