Cinética de la ketalización de glicerol con acetona sobre zirconia sulfatada

Abstract

En este trabajo, una serie de catalizadores ácidos fueron sintetizados a partir de un óxido de zirconio comercial impregnados con una solución 0,5M de H2SO4. Los resultados de caracterización mostraron una correlación entre la temperatura de calcinación y los sitios ácidos generados en el material. Entre los catalizadores preparados, la zirconia sulfatada calcinada en aire a 400 °C (Zr-S-400), fue la más activa debido a su mayor densidad y fuerza de sitios ácidos causado por la generación de nuevos sitios de Brönsted. El catalizador Zr-S400 mostró una velocidad de reacción inicial de 0,0497 mol.min-1.g-1, y alcanzó una conversión de glicerol del 80% en 1 hora de reacción a 40°C (relación molar glicerol:acetona = 1:6). Adicionalmente, la termodinámica y cinética de la reacción fue evaluada. Las siguientes propiedades termodinámicas fueron estimadas: ΔHº = -11,6 ± 1,1 kJ.mol-1 y ΔGº = 4,0 ± 0,1 kJ.mol-1. Teniendo en cuenta que la adsorción de agua no afecta el número de sitios ácidos disponibles en el catalizador, se desarrolló una expresión cinética simple, del tipo pseudohomogenea, y se ajustaron los datos experimentales en el rango estudiado. Basado en este modelo, la energía de activación estimada para la reacción fue de 88,1 ± 8,9 kJ.mol-1.