Environmental application of natural microporous aluminosilicates: NO<SUB>x</SUB> reduction by propane over modified clinoptilolite zeolite

Abstract

Synthetic exchanged zeolites have proved to be active catalysts for the selective catalytic reduction (SCR) NOx by hydrocarbons as reductors in the presence of O2. The abundance and potentiality of argentine zeolite mineral resources encouraged us to analyze the possibitity of taking advantage of these minerals as starting materials for catalyts preparation. In this sense, clinoptilolite-rich tuffaceous material was selected. Clinoptilolite (named CLI), belonging to the heulandite–type zeolite (HEU), was treated with Co(II) and Co(II)-Rh(III) solutions to obtain the monometallic and bimetallic zeolite systems, precursors of the catalysts. The mineral, the precursors and the catalysts were characterized by means of several techniques such as XRD, XRF, FTIR and DRS spectroscopies, thermal studies (DTGA, TPR), SEM-EDAX microscopy and textural analysis. The steps of the chemical treatment were carried out, in part, in solution, involving the mineral transformation into the NH4-CLI, Co(II)-CLI and Co-Rh-CLI precursor phases. Catalysts were obtained by thermal treatment at 500ºC. TPR measurements provided information about the interactions and characteristics of the active metals with the aluminosilicate framework of the catalysts. Two types of catalysts were evaluated for the NOx reduction reaction using propane in O2 presence: 0.5%(w/w)Co-CLI and 0.25%(w/w)Rh—0.5%(w/w)Co-CLI respectively. The performance of catalysts obtained from natural zeolites revealed that they were active for the reaction, despite the very low metallic content.

Las zeolitas sintéticas intercambiadas con metales han demostrado ser activos catalizadores para la reducción catalítica selectiva (SCR) de óxidos de nitrógeno (NOx) mediante el uso de hidrocarburos como reductores, en presencia de O2. La abundancia y potencialidad de los recursos naturales argentinos en zeolitas, nos impulsó a analizar la posibilidad de aprovechamiento de esos minerales para su uso como materiales de partida en la preparación de catalizadores. En tal sentido, se seleccionó material tobáceo, rico en clinoptilolita. La clinoptilolita (denominada CLI) fue tratada con soluciones de Co(II) y de Co(II)-Rh(III) para obtener sistemas zeolíticos mono- y bimetálicos, precursores de los catalizadores. El mineral, los precursores y los catalizadores fueron caracterizados mediante distintas técnicas, tales como XRD, XRF, espectroscopías FTIR y de reflectancia difusa, estudios térmicos (DTGA, TPR), microscopía electrónica de barrido (SEM-EDAX) y análisis texturales. Las etapas del proceso químico fueron, en parte, en solución acuosa, implicando la transformación del mineral en las fases precursoras NH4-CLI, Co-CLI y Rh-Co-CLI. Los catalizadores fueron obtenidos por tratamiento térmico a 500ºC. Las medidas de TPR permitieron obtener información acerca de la interacción y características del metal activo en el esqueleto aluminosilícico de los catalizadores. Se evaluaron dos tipos de catalizadores para la reacción de reducción de NOx a N2 mediante el empleo de propano, en presencia de O2 : 0,5 % (en peso) Co-CLI y 0,25 % (en peso) Rh- 0,5 % Co-CLI. El comportamiento de los catalizadores obtenidos a partir de zeolita natural reveló que ellos son activos para la reacción, no obstante el muy bajo contenido metálico.