ELIMINACIÓN CATALÍTICA DE NITRATOS EN CONTINUO EN AGUAS NATURALES

Abstract

La contaminación por nitratos de las aguas naturales es un problema que afecta a gran parte de zonas agrícolas y ganaderas. Para reducir los nitratos presentes en dichas aguas se han propuesto varias técnicas, la mejor de las cuales podría ser desde un punto de vista medioambiental la reducción catalítica de nitratos a nitrógeno. En este sentido, en esta tesis se ha utilizado la técnica antes nombrada para eliminar nitratos de aguas naturales utilizando un reactor en continuo. Para ello, se han optimizado las condiciones de reacción, tales como el pH, la temperatura, la velocidad de agitación, el tiempo de contacto, el flujo de hidrógeno y el tipo de reactor. Una vez fijadas las condiciones de reacción se ha optimizado la composición del catalizador y su forma de preparación. Se han estudiado diversas combinaciones de diferentes metales obteniendo los mejores resultados con una combinación Pd-Sn de relación 2. Se ha realizado un estudio sobre la influencia del soporte utilizado en la actividad del catalizador y tras realizar experimentos con distintos óxidos, carbones y zeolitas se ha obtenido la mejor actividad y selectividad a nitrógeno para el catalizador basado en alúmina o en un material mesoporoso como el material MCM-41. La preparación del catalizador se ha estudiado con el catalizador Sn/Pd soportado sobre alúmina obteniendo los mejores resultados al preparar el catalizador mediante una impregnación a volumen de poro añadiendo primero la sal de Sn y luego la sal de Pd y activando el catalizador a temperaturas inferiores a 200ºC. Se ha estudiado el tiempo de vida del catalizador obteniéndose que el catalizador es activo durante 17 días al usarlo en aguas naturales, siendo posible reutilizarlo tras regenerarlo lavándolo con agua destilada, ya que su desactivación está principalmente relacionada con la deposición de especies iónicas sobre la superficie del catalizador. No obstante, es imposible evitar en la reacción de reducción de nitratos la producción de amonio, por ello se han estudiado distintas opciones para eliminar este subproducto. Tras analizar éstas, se ha determinado que la mejor manera de eliminar el amonio del medio es por intercambio aniónico usando una zeolita natural (clinoptilolita). El catalizador Sn/Pd/Al2O3 se ha caracterizado mediante diferentes técnicas, antes y después de reacción, con el fin de determinar las fases activas del mismo, las propiedades texturales, el tamaño de partícula metálica y su dispersión. Los resultados obtenidos muestran que el catalizador es estable durante la reacción y no sufre modificaciones en su estructura ni en sus propiedades texturales. La comparación de los resultados obtenidos al estudiar la actividad del catalizador con los resultados obtenidos en su caracterización ha permitido determinar que inicialmente los nitratos son reducidos a nitritos, siendo posteriormente los nitritos reducidos a nitrógeno o amonio.