Desarrollo y optimización de un método de regeneración de tamices moleculares de zeolita empleado en procesos de adsorción por cambio de presión (PSA) para concentrar oxígeno del aire

Abstract

En el presente trabajo se han desarrollado métodos de regeneración para un tamiz molecular de zeolita que ha perdido su actividad y fue dispuesta para desecho por el hospital San Gabriel de la ciudad de La Paz. Este hospital empleaba la zeolita como material adsorbente para concentrar oxígeno medicinal a partir de la tecnología PSA, por sus siglas en ingles adsorption swing pressure. Se realizó la caracterización química y estructural del tamiz molecular de zeolita por las técnicas BET, DRX, SEM y EDS. Los resultados obtenidos confirman que la naturaleza de la zeolita recolectada pertenece a una zeolita tipo X sódica (NaX). La alta área superficial (745m2/g), y la alta cristalinidad observada en el difracto de rayos X, denotan que la estructura cristalina de la zeolita se ha mantenido intacta y en perfectas condiciones, indicando que la causa de la perdida de actividad se debe a otros factores. La evaluación de la capacidad de adsorción y retención de humedad en la zeolita se realizó por la técnica PSA y tratamiento térmico. Los resultados obtenidos por la técnica PSA indican que la zeolita se encuentra en estado de completa desactivación, lo cual se puede deber a la saturación de contaminantes gaseosos presentes en el aire, humedad u otros. Por tanto, la zeolita ha perdido toda actividad para la concentración de oxígeno; por otra parte, la evaluación térmica señala una retención de humedad mayor al 20 % en su estructura. Los métodos desarrollados para la regeneración de la zeolita fueron: PSA, TSA (temperatura swing adsorption), VSA (vacumm swing adsorption) y la combinación de estos (PSA-TSA, TSA-VSA), finalmente se realizó un intercambio catiónico a la zeolita NaX con LiCl 1N, usando la zeolita intercambiada con activación por la combinación de métodos TSA-PSA-VSA. Los resultados de regeneración de la zeolita por los métodos mencionados fueron comparados con la concentración de oxígeno de una zeolita NaX fresca de la empresa Redox, el cual dio un porcentaje de concentración del 84,4% O2. Los resultados de regeneración alcanzados por parte de los métodos mencionados con respecto a la concentración alcanzada por la zeolita fresca fueron: 35,5 %O2 para el método PSA; 53,3% O2 para el método TSA-VSA; 72, 3% O2 para el método TSA-PSA y 81,2 % O2 para el método de intercambio catiónico con activación por combinación de métodos TSA-PSA-VSA, siendo este último el más óptimo alcanzado en este trabajo