Redução de óxido nítrico com materiais carbonosos obtidos de turfa

Abstract

Materiais carbonosos podem ser usados para redução de NO, em condições operacionais adequadas, produzindo N2 e CO2. A adsorção do NO é a primeira etapa do mecanismo dessa reação. Outras etapas do mecanismo englobam reações superficiais e a liberação dos produtos. Os materiais carbonosos usados nesse trabalho foram coques e carvões ativados de turfa, e um carvão ativado comercial (Norit). Os coques foram preparados através de pirólise, a 600°C, 700°C e 800°C, denominados de TP600, TP700 e TP800, respectivamente. O TP800 foi impregnado com cobre (TP800Cu) e níquel (TP800Ni). Os carvões ativados foram preparados com vapor de água a partir do TP800, e denominados de TA10, TA20 e TA32, conforme o grau de oxidação. A adsorção de NO foi realizada com os coques TP600, TP700, TP800 e TP800Cu, nas temperaturas de 25°C, 45°C, 65°C e 85°C. O coque TP800Cu apresentou a maior capacidade de adsorção de NO. As isotermas apresentaram comportamento linear. A adsorção é do tipo física, com calores de adsorção menores que 4,8 kcalAmol-1. Um modelo matemático para as curvas de ruptura foi proposto o qual se ajustou satisfatoriamente aos dados do TP700, TP800 e TP800Cu, enquanto para o TP600 ocorreram desvios maiores. A reação de redução foi realizada nas temperaturas de 300°C, 350°C, 400°C e 450°C, com todos os materiais preparados. A reatividade dos materiais para reação de redução de NO seguiu essa ordem: TP600>TP700>TA10>TP800>TA20=TA32>Norit. As cinzas dos materiais preparados possuem ferro e potássio, catalisadores para reação NO-C, mas a reatividade não varia com os teores de cinzas desses materiais. Os materiais com maior teor de nitrogênio apresentaram a maior reatividade. A energia de ativação variou entre 6,31 kcalAmol-1 e 7,62 kcalAmol-1. Os materiais preparados de turfa mostraram resultados muito promissores para reação NO-C. Os resultados dos balanços de massa de nitrogênio e oxigênio e das análises de XPS mostraram que o mecanismo da reação NO-C engloba a quimissorção dissociativa de NO, a liberação de nitrogênio através da reação de NO com complexos nitrogenados e a formação de CO2 a partir de complexos oxigenados. O cobre apresentou maior atividade para redução de NO. TP800Cu e TP800Ni apresentaram valores de energia de ativação maiores que o TP800, indicando que Cu e Ni foram depositados sobre sítios catalíticos de K e Fe. O NO deve quimissorver não-dissociativamente com o Cu, sendo transferido para o carbono, formando complexos oxigenados e nitrogenados, responsáveis pela formação de CO2 e N2, respectivamente.