Caracterización Térmica de la Zeolita Clinoptilolita y su Capacidad Como Suceptor de Microondas

Digital

Las zeolitas son aluminosilicatos de estructura microporosa formadas por átomos de Si y Al que están coordinados tetraédricamente, es un mineral que se pude encontrar de manera natural, en rocas volcánicas, sedimentarias y metamórficas; también se obtienen de forma sintética en laboratorios de procesos químicos. Dentro de las aplicaciones más importantes de las zeolitas en la industria Petroquímica, es su capacidad para catalizar reacciones tipo acido-base en los procesos de refinación del petróleo. (Quilis, 2019; Plá, 2019). Debido a sus múltiples aplicaciones las zeolitas representan un tema de estudio interesante, en esta investigación se implementó este aluminosilicatos en procesos de calentamiento especifico, catalizadas por microondas analizando el comportamiento térmico de la Clinoptilolita y su respuesta ante radiación de microondas, la cual previamente a la evaluación térmica, fue caracterizada mediante espectroscopia de infrarrojo (IR), difracción de rayos X (DRX) y composición elemental, estos análisis corroboraron que se trataba de Clinoptilolita, posterior a estas caracterizaciones, se procedió mediante análisis de termogravimetría (TGA) y calorimetría diferencial de barrido (DSC), desde 32°C a 1000°C donde se lograron determinar sus transiciones térmicas y resistencia térmica, al ser un mineral, su resistencia térmica es alta y sus pérdidas de masa son muy bajas, dichos análisis se realizaron a cabo en una cavidad de microondas en la cual se sometió a la zeolita a campos electromagnéticos durante diferentes tiempos, con el objetivo de determinar el incremento y uniformidad en su temperatura, dichas pruebas permitieron observar cómo al cabo de 15 segundos de interacción de la zeolita el microondas, se logran alcanzar temperaturas cerca de los 80°C, sin degradación del material o liberación de vapores de agua. Estos resultados permitieron concluir que la Clinoptilolita, es un buen suceptor de microondas, logrando convertir la energía absorbida del campo electromagnético en calor, esto derivado probablemente de su composición de aluminosilicatos.

Zeolites are aluminosilicates with a microporous structure formed by Si and Al atoms that are tetrahedrally coordinated, it is a mineral that can be found naturally, in volcanic, sedimentary and metamorphic rocks; they are also obtained synthetically in chemical process laboratories. Among the most important applications of zeolites in the Petrochemical industry is their ability to catalyze acid-base type reactions in oil refining processes. (Quilis, 2019; Plá, 2019). Due to their multiple applications, zeolites represent an interesting topic of study, in this research this aluminosilicate was implemented in specific heating processes, catalyzed by microwaves, analyzing the thermal behavior of Clinoptilolite and its response to microwave radiation, which prior to thermal evaluation, was characterized by infrared spectroscopy (IR), X-ray diffraction (XRD) and elemental composition, these analyzes confirmed that it was Clinoptilolite, after these characterizations, we proceeded by thermogravimetric analysis (TGA) and differential calorimetry scanning (DSC), from 32°C to 1000°C where it was possible to determine its thermal transitions and thermal resistance, being a mineral, its thermal resistance is high and its mass losses are very low, these analyzes were carried out in a microwave cavity in which the zeolite was subjected to electromagnetic fields du During different times, with the aim of determining the increase and uniformity in its temperature, these tests allowed us to observe how after 15 seconds of interaction of the zeolite with the microwave, temperatures close to 80°C are achieved, without degradation of the material. or release of water vapours. These results allowed us to conclude that Clinoptilolite is a good microwave suceptor, managing to convert the energy absorbed from the electromagnetic field into heat, probably derived from its composition of aluminosilicates.

Pregrado

Ingeniero(a) en Petroquímica

Introducción .................................................................................................................................. 14 1. Objetivos ......................................................................................................................... 19 1.1 Objetivo General ............................................................................................................. 19 1.2 Objetivos Específicos ..................................................................................................... 19 2. Marco Referencial .......................................................................................................... 20 2.1 Marco Conceptual ........................................................................................................... 20 3. Metodología .................................................................................................................... 24 3.1 Obtención Materia Prima ................................................................................................ 25 3.2 Caracterización de la Materia Prima ............................................................................... 25 3.2.1 Caracterización por Espectroscopia (IR) ........................................................................ 25 3.2.2 Caracterización Difracción de Rayos X (DRX) ............................................................. 25 3.2.3 Composición Elemental .................................................................................................. 26 3.2.4 Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) ................................................................... 26 3.2.5 Caracterización Termogravimétrico (TGA) ................................................................... 26 3.2.6 Caracterización Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) .......................................... 26 4. Evaluación Térmica de la Zeolita Como Suceptor de Microondas ................................ 27 5. Evaluación Térmica del Crudo con la Microondas ........................................................ 28 6. Pruebas de la Zeolita con el Crudo ................................................................................. 29 7. Análisis e Interpretación del Resultado de las Caracterizaciones .................................. 30 8. Resultados ....................................................................................................................... 31 8.1 Caracterización por Espectroscopia (IR) ........................................................................ 31 8.2 Caracterización X-DR .................................................................................................... 32 8.3 Composición Elemental .................................................................................................. 34 8.4 Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) ................................................................... 34 8.5 Caracterización TGA y DSC .......................................................................................... 35 8.6 Interacción Térmica de la Zeolita con la Microondas .................................................... 37 8.7 Evaluación Térmica del Crudo con la Microondas ........................................................ 39 8.8 Análisis Sara ................................................................................................................... 41 8.9 Evaluación Térmica del Crudo con la Zeolita Como Suceptor de Microondas ............. 41 9. Conclusiones ................................................................................................................... 44 Referencias Bibliográficas ............................................................................................................ 45