Síntesis de zeolitas puramente silíceas con bajo contenido en agente orgánico director de estructura

Abstract

[ES] Este proyecto tiene por objeto la síntesis de zeolitas en composición puramente silícea empleando la mínima cantidad posible de los cationes orgánicos que se utilizan como agentes directores de estructura (ADE) para su preparación. Las zeolitas puramente silíceas de poro pequeño tienen gran potencial como adsorbentes selectivos en procesos de separación de gases ligeros de relevancia industrial. Sin embargo, la mayor parte de estas separaciones se siguen llevando a cabo mediante procesos de alto consumo energético como es el caso de las destilaciones criogénicas. La alternativa que ofrecen las zeolitas como adsorbentes selectivos para estos procesos de separación conllevaría un importante ahorro de energía. Sin embargo, su aplicación no ha resultado viable hasta la fecha, en parte, debido al coste económico de su preparación por el uso de compuestos orgánicos relativamente caros. Por ello, en este trabajo se pretende explorar la posibilidad de preparar este tipo de zeolitas reduciendo al mínimo posible la cantidad de orgánico necesario para su formación. Para conseguir este objetivo se modificarán las condiciones de síntesis y se incorporará siembra de las zeolitas que se pretende preparar para favorecer su cristalización. En concreto, este estudio se va a centrar en las zeolitas ITQ-12 e ITQ-29, ambas con propiedades interesantes en la separación de hidrocarburos ligeros. En concreto, el plan de trabajo del proyecto abarca los siguientes apartados: ¿ Se prepararán las zeolitas ITQ-12 e ITQ-29 en su forma convencional siguiendo los procedimientos descritos en la bibliografía, con el fin de emplearlas como siembra en síntesis posteriores. Para ello, será necesario disponer los cationes orgánicos necesarios en cada caso, lo que implica llevar a cabo reacciones de alquilación de las aminas correspondientes con ioduro de metilo para tener las sales de amonio que, posteriormente, se intercambiarán con una resina de intercambio aniónico para tener el hidróxido del ADE necesario para la síntesis de las zeolitas.

¿ Una vez preparadas las zeolitas, se emplearán como siembra en distintas proporciones y condiciones de síntesis buscando la reducción progresiva de la cantidad de ADE necesario para la cristalización. Para ello, se modificará la composición del gel, la temperatura y el tiempo de cristalización, entre otros parámetros. El propósito final persigue la preparación de estas zeolitas en ausencia total de orgánico, si bien no es un objetivo fácil de alcanzar. Por ello, se propone también la posibilidad de emplear aminas comerciales de bajo coste que actúen como agentes de relleno del espacio vacío y ayuden a la formación de las zeolitas.

¿ Finalmente, se realizará la caracterización de los materiales obtenidos mediante distintas técnicas, tales como difracción de rayos X en polvo, análisis elemental y termogravimétrico, microscopía electrónica, adsorción de N2 y Ar, y resonancia magnética nuclear de sólidos, entre otras.