Redução catalítica seletiva de óxido nítrico por amônia sobre catalisadores de ferro e titânio

• Autor(a) principal: Brito, Marina Menezes de
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFBA
• Texto Completo: http://repositorio.ufba.br/ri/handle/ri/19114
• topic: Química Inorgânica; Catalisadores de ferro; Catalisadores de titânio; SCR-NH3; Catalisadores; Catalise; Ferro; Titânio; Óxido nitrico; Amônia

O óxido nítrico (NO) representa cerca de 95% de todo NOx lançado na atmosfera. Estes são emitidos tanto por fontes móveis quanto por fontes estacionárias, causando problemas ambientais como chuva ácida, smog fotoquímico e depleção na camada de ozônio, o que torna a regulamentação dessas emissões cada vez mais rigorosa. Dentre as principais tecnologias para remoção dos NOx de fontes estacionárias, o tratamento pós combustão é o mais aplicado. Este pode ser feito a partir de reações de redução a nitrogênio (N2), usando gases como amônia (NH3), monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos, ou de reações de oxidação a NO2 seguida de absorção. Em destaque, a redução com NH3 se mostra mais interessante, pois os produtos de reação são N2 e H2O. Neste trabalho, a redução seletiva não catalítica foi avaliada e indicou que a reação só ocorre em temperaturas acima de 600°C, justificando o uso de catalisadores em temperaturas mais baixas. Testes preliminares indicaram atividade catalítica para óxidos mistos de ferro e titânio na faixa de temperatura de 250-500°C, mas o mesmo não foi observado para os óxidos dos metais puros TiO2 e Fe2O3. Esses materiais foram comparados com o catalisador de composição semelhante ao catalisador padrão da reação (V2O5/TiO2). Com o objetivo de investigar a sinergia dos metais ferro e titânio na reação de SCR- NH3 foram preparados diferentes materiais variando razão Fe/Ti, método de síntese e precursor do titânio. A análise química das amostras mostrou pequenas diferenças na razão Fe/Ti sugerindo pequena perda de precursor de titânio e para a amostra preparada a partir de TiOSO4, foi observado enxofre residual. Os difratogramas de raios-X indicaram a formação de três fases (Fe2O3, TiO2 e Fe2TiO5) para todas as amostras. O refinamento Rietveld indicou a composição de cada fase em cada amostra. Os parâmetros de cela sofreram distorções e sugeriram substituição isomórfica de ambos os metais na estrutura do rutilo (TiO2) e da hematita (Fe2O3). As micrografias das amostras mostraram um aglomerado de partículas distintas e, a formação de poros para as amostras preparadas por combustão. A análise textural mostrou materiais com diferentes texturas e áreas superficiais na faixa de 19 a 120 m² g-1. A dessorção termoprogramada de amônia mostrou que todos os materiais adsorvem amônia, uma etapa do mecanismo da reação de SCR-NH3. Todos os materiais preparados se mostraram ativos na reação de SCR-NH3 chegando a rendimento de 100% a 500°C. Testes de estabilidade foram feitos com duas das amostras em temperaturas de 350 e 450°C e ambos os materiais se mostraram estáveis, mantendo ou aumentando o rendimento a N2. O estudo do mecanismo de reação feito por DRIFT mostrou que há maior formação de bandas relativas a adsorção de NH3 que à adsorção de NO e, portanto, o mecanismo Eley-Rideal é mais consistente para estes materiais. Este estudo ainda supõe que a presença do O2 facilita a adsorção da NH3. O catalisador preparado com TiOSO4 não desativa completamente na presença de SO2.