64ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 2. Química Ambiental

TRATAMENTO CATALÍTICO DE GASES DE EXAUSTÃO INDUSTRIAL – PREPARAÇÃO E AVALIAÇÃO DE TUNGSTATOS DE COBRE, COBALTO E FERRO

Marcelo Henrique Mendes 1 Marcelo da Silva Batista 2

1. Curso de Engenharia Química, Universidade Federal de São João Del Rei - UFSJ 2. Prof. Dr. / Orientador - Depto. de Engenharia Química e Estatística - UFSJ

INTRODUÇÃO:

O desenvolvimento industrial e urbano tem causado em todo o mundo um aumento da emissão de poluentes atmosféricos. As indústrias em geral, destacam-se pelas emissões de SOx, NOx, CO, particulados e orgânicos voláteis. Os NOx, em particular, são fonte de diversos problemas ambientais. Uma alternativa interessante na tentativa de minimizar a emissão de poluentes é a redução catalítica dos NOx com o próprio CO presente na mistura gasosa, que elimina simultaneamente ambos os poluentes. Para esta reação, os catalisadores a base de metais nobre são os mais utilizados, no entanto, o seu alto custo e a sensibilidade aos compostos de enxofre têm motivado a pesquisa por novos catalisadores. Compostos da família dos tungstatos se destacam por serem de fácil preparação, apresentarem grande flexibilidade de composição, alta estabilidade de composição e principalmente por serem de menor custo. Este trabalho avalia a aplicação de tungstatos de cobre e cobalto e ferro como catalisadores na reação de redução de NO a N2 com CO.

METODOLOGIA:

As amostras Cu1-xCoxWO4 (x=0; 0,5 e 1) e Fe2(WO4)3 foram preparadas por precipitação utilizando 50 mL de solução aquosa de cloreto de cobre ou ferro ou nitrato de cobalto de concentração 0,2 mol/L, sobre uma solução de tungstato de sódio (Na2WO4) de mesma concentração. A mistura reacional foi homogeneizada com agitação magnética e manteve o pH controlado (pH= 2,0; 7,0 ou 9,0) com solução 1 mol/L de NaOH ou HCl. Após duas horas, o tungstato formado foi separado por filtração e lavado para remoção de sais de sódio. O sólido foi seco em estufa a 110 ºC e calcinado a 750 ºC em mufla, durante 5 h. Para a amostra que passou por tratamento hidrotérmico (TH), antes da filtração, a mistura reacional foi transferida para um recipiente de teflon dentro de autoclave, que foi levado à estufa e aquecido a 170 ºC por 12 h. Os catalisadores foram caracterizados por difração de raios X (DRX) e redução com hidrogênio a temperatura programada (TPR-H2). Nos testes catalíticos, os catalisadores foram avaliados na reação de NO a N2 com CO entre 150 e 700 ºC.

RESULTADOS:

Os resultados de DRX mostraram a formação dos tungstatos de cobre, cobalto e ferro, e também, a formação de óxidos destes metais. Nos perfis de TPR-H2 foi observado que a redução de tungstato de sódio ocorre em temperaturas superiores a 800 ºC e que após a preparação e calcinação dos tungstatos de cobre, cobalto e ferro, pode ocorrer à formação de óxidos dispersos e aglomerados. Nos testes catalíticos foi observado que os catalisadores Fe2(WO4)3 e CuWO4 apresentam baixas conversões de NO e CO. CoWO4 foi ativo mas não seletivo a N2 e, levou a formação de outro poluente (N2O). A menor atividade da amostra Cu0,5Co0,5WO4 TH foi atribuído à maior formação de óxidos de cobre e cobalto. As maiores atividades e seletividades a N2 foram observadas sobre o catalisador Cu0,5Co0,5WO4 que combina cobre e cobalto.

CONCLUSÃO:

Com base nos resultados e nas condições utilizadas conclui-se que após a preparação dos catalisadores pelo método de precipitação e calcinação, ocorre a formação de tungstato e também de óxido do metal e que o tratamento hidrotérmico intensifica a formação desses óxidos. Os testes catalíticos mostraram que os catalisadores Fe2(WO4)3 e CuWO4 apresentaram baixas conversões de NO e CO. O catalisador CoWO4 apresentou atividade para a formação de outro poluente (N2O). O tratamento hidrotérmico favorece a formação de óxidos e diminui a atividade do catalisador. O catalisador Cu0,5Co0,5WO4 apresentou altas conversões de NO e de CO e, também, alta seletividade a N2. Este melhor desempenho catalítico esta associado à estrutura do tungstato que combina cobre e cobalto.

Palavras-chave: Tungstatos metálicos, Redução de NO, Catalisador.