Efeito da preparação nos sítios de cromo....pdf
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_______________________________________________Caracterização dos Catalisadores Reduzidos que a espessura da amostra, c) irradiação difusa e 4) amostras com baixa absorção. Essas condições são alcançadas utilizando-se amostras em pó e baixos teores de cromo. ( 1− R K C F R ∞ ) 2 α ( = = Cr ∞ ) = = kC 2R S S Cr ∞ Equação V-6 - Equação de Kubelka-Munk Assim, os autores obtiveram a distribuição das espécies em temperaturas de redução com CO entre 473 e 873 K para a amostra 0,1% Cr/SiO2. A Figura V-4 apresenta as porcentagens das espécies Cr 6+ , Cr 3+ e Cr 2+ . A fração de Cr 6+ é totalmente convertida a Cr 2+ e Cr 3+ após redução a 573 K. A fração de Cr 2+ se mantém em 57% entre 573 e 673 K, mas aumenta para 74% após redução a 873 K. O método de quantificação é limitado para catalisadores Cr/SiO2 devido às diferentes espécies presentes. Os melhores resultados foram obtidos para catalisadores Cr/Al2O3 que apresentam apenas cromato e Cr 3+ nas amostras calcinadas. Neste sistema, a calibração das intensidades de Cr 6+ e Cr 3+ contra o teor é linear, enquanto, no sistema Cr/SiO2 observou-se um desvio da linearidade. Desse modo, pode ser explicada a redução incompleta para Cr 2+ mesmo na maior temperatura, contrariando observações de outros autores [34, 68, 69]. Após recalcinação com O2 a 823K com fluxo de 60ml/min a distribuição de espécies é a mesma da calcinação inicial, resultando na relação Cr 6+ /Cr 3+ de 1,78. Cr n+ (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 calc. 473 573 76 673 Temperatura (K) 873 recalc. Figura V-4 - Distribuição de espécies de cromo após redução a diferentes temperaturas ( - Cr 6+ , - Cr 3+ , - Cr 2+ ) [36]
_______________________________________________Caracterização dos Catalisadores Reduzidos Finalmente, este grupo de pesquisadores propôs a determinação de um modelo cinético da redução do cromo pela análise de DRS [72], supondo que a reação pode ser representada pela Equação V-7 onde Crox e Crr são Cr 6+ e uma mistura Cr 2+ /Cr 3+ , respectivamente. Foi utilizado um catalisador 0,5% Cr/SiO2 reduzido in situ com fluxo de monóxido de carbono a 30ml/min na temperatura de 723K. Crox + nCO ↔ Crr + nCO2 Equação V-7 - Equação representativa da redução do cromo por CO Assim, a taxa de redução correspondente é mostrada na Equação V-8 com a simplificação de pressão parcial constante de CO e k´=k.[CO] β . Também pode ser aplicada a esse problema a Equação V-6, ficando CCr como a concentração do cromo no estado oxidado (= Crox). d[ Crox ] α β α = k.[ Crox ] .[ CO] = k´.[ Crox ] dt Equação V-8 - Equação da taxa de redução do cromo Os parâmetros operacionais foram otimizados para minimizar influências de transferência de massa. A câmara de reação Praying Mantis foi considerada como um microreator de leito fixo e manteve-se uma pressão parcial constante de CO. Na faixa de 10-60mL/min não foi verificada influência do fluxo de gás na cinética de reação. Os parâmetros utilizados foram: espessura do leito catalítico: 3mm, tamanho de partícula de catalisador: 0,4-0,5 mm e vazão de gás: 30mL/min. Assim, a banda a 370 nm, relativa a cromato, foi acompanhada contra o tempo de redução, obtendo-se a Figura V-5. Observou-se uma queda exponencial da intensidade do Crox com o tempo, sugerindo uma equação do tipo: y(t)=A 1.e -t/x1 + A2.e -t/x2 . Figura V-5 - Cinética de redução com CO do catalisador 0,5% Cr/SiO2 a 723K [72] 77
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_______________________________________________Caracterização dos Catalisadores Reduzidos<br />
que a espessura <strong>da</strong> amostra, c) irradiação difusa e 4) amostras com baixa absorção.<br />
Essas condições são alcança<strong>da</strong>s utilizando-se amostras em pó e baixos teores <strong>de</strong> <strong>cromo</strong>.<br />
( 1−<br />
R K C<br />
F R ∞<br />
)<br />
2 α<br />
(<br />
= = Cr<br />
∞<br />
) =<br />
= kC<br />
2R<br />
S S Cr<br />
∞<br />
Equação V-6 - Equação <strong>de</strong> Kubelka-Munk<br />
Assim, os autores obtiveram a distribuição <strong>da</strong>s espécies em temperaturas <strong>de</strong><br />
redução com CO entre 473 e 873 K para a amostra 0,1% Cr/SiO2. A Figura V-4<br />
apresenta as porcentagens <strong>da</strong>s espécies Cr 6+ , Cr 3+ e Cr 2+ . A fração <strong>de</strong> Cr 6+ é totalmente<br />
converti<strong>da</strong> a Cr 2+ e Cr 3+ após redução a 573 K. A fração <strong>de</strong> Cr 2+ se mantém em 57%<br />
entre 573 e 673 K, mas aumenta para 74% após redução a 873 K. O método <strong>de</strong><br />
quantificação é limitado para catalisadores Cr/SiO2 <strong>de</strong>vido às diferentes espécies<br />
presentes. Os melhores resultados foram obtidos para catalisadores Cr/Al2O3 que<br />
apresentam apenas cromato e Cr 3+ nas amostras calcina<strong>da</strong>s. Neste sistema, a calibração<br />
<strong>da</strong>s intensi<strong>da</strong><strong>de</strong>s <strong>de</strong> Cr 6+ e Cr 3+ contra o teor é linear, enquanto, no sistema Cr/SiO2<br />
observou-se um <strong>de</strong>svio <strong>da</strong> lineari<strong>da</strong><strong>de</strong>. Desse modo, po<strong>de</strong> ser explica<strong>da</strong> a redução<br />
incompleta para Cr 2+ mesmo na maior temperatura, contrariando observações <strong>de</strong> outros<br />
autores [34, 68, 69]. Após recalcinação com O2 a 823K com fluxo <strong>de</strong> 60ml/min a<br />
distribuição <strong>de</strong> espécies é a mesma <strong>da</strong> calcinação inicial, resultando na relação Cr 6+ /Cr 3+<br />
<strong>de</strong> 1,78.<br />
Cr n+ (%)<br />
100<br />
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Figura V-4 - Distribuição <strong>de</strong> espécies <strong>de</strong> <strong>cromo</strong> após redução a diferentes temperaturas<br />
( - Cr 6+ , - Cr 3+ , - Cr 2+ ) [36]