Desenvolvimento de catalisador estruturado utilizado em cromatografia gasosa para metanação de óxidos de carbono

Abstract

As concentrações de óxidos de carbono são monitoradas em diversos mercados, com destaque para as análises ambientais, agricultura e em plantas industriais. Os cromatógrafos gasosos (CG) permitem quantificações precisas em uma faixa larga de concentração. O aparato conhecido como metanador é largamente usado em cromatógrafos gasosos para quantificar monóxido (CO) e dióxido (CO2) de carbono em baixas concentrações. Devido aos metanadores comerciais de CG, geralmente preenchidos com um catalisador comercial à base de níquel (CAT C), enfrentam limitações operacionais impostas pelas especificações do próprio CG, o presente trabalho propôs uma abordagem inovadora: criar um cartucho catalítico estruturado como alternativa aos metanadores convencionais. Comparando os dois catalisadores sintetizados (chamados de CAT H2O e CAT A) e o CAT C, os resultados revelaram um desempenho notavelmente superior do CAT A, evidenciando sua eficácia catalítica e seletividade para a conversão de óxidos de carbono em metano. Ao avaliar a massa necessária de CAT A para o processo de revestimento por imersão, verificou-se que 100 mg são suficientes para manter conversões e seletividade acima de 90%. A aplicação do catalisador CAT A em espumas metálicas FeCrAlloy de diferentes porosidades – 40 e 60 poros por polegada quadrada (ppi) – demonstrou um revestimento homogêneo, eficiente e altamente reprodutível. Em ensaios catalíticos, a espuma de 60 ppi recoberta com o CAT A exibiu uma atividade superior quando comparado aos outros cartuchos preparados. No estudo de estabilidade de área, para todas as temperaturas, o CAT A apresentou repetibilidades de 4,5% e 1,8% para CO e CO2, respectivamente. O metanador cromatográfico estruturado apresenta vantagens em relação aos modelos convencionais, trazendo facilidade de substituição do leito catalítico pelo operador, redução do tempo de inatividade e proporcionando uma boa estabilidade cromatográfica.