Catalizador fibroso.

Un método para preparación de un catalizador fibroso para el tratamiento de una corriente residual,

comprendiendo el método los pasos de:

(i) tratamiento de un tejido que comprende fibras de poliacrilonitrilo con una sal de hidracina y una sal de hidroxilamina en presencia de una base para proporcionar un tejido modificado;

(ii) tratamiento del tejido modificado con una base; y

(iii) tratamiento del tejido modificado con una solución acuosa que comprende una sal sulfato de un primer catión metálico y una sal sulfato de un segundo catión metálico, en donde el primer catión metálico se selecciona de un catión hierro y níquel, y mezclas de los mismos, y en donde el segundo catión metálico se selecciona de un catión litio, sodio, potasio, rubidio, cesión, berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario, zinc, cadmio, mercurio, aluminio, galio, indio, thaliana, estaño, estaño, antimonio y bismuto, y mezclas de los mismos.

Catalizador fibroso.

La presente invención se refiere a nuevos métodos para preparación de catalizadores fibrosos.

Los procesos realizados en muchas industrias, tales como las industrias químicas, farmacéuticas, petroquímicas, de fotoproceso, de la pasta papelera, del cuero, agroquímicas, de fabricación de muebles y textiles, producen componentes residuales que contienen compuestos indeseables, por ejemplo que pueden ser nocivos para el medio ambiente. Por ejemplo, las corrientes residuales que se producen en la industria textil (por ejemplo en procesos de tinción y acabado) y que se producen en las industrias de la pasta papelera y el cuero pueden contener compuestos Indeseables tales como sulfuros, tintes, fenoles, nonilfenoles, agentes tensioactivos y otros compuestos orgánicos. Las corrientes residuales que se producen en la industria de foto-proceso pueden contener compuestos indeseables tales como aminas, amlnofenoles, fenilenodiaminas, trietanolamina, ácido etilenodiaminatetraacético y otros compuestos orgánicos. Es ventajoso tratar estas corrientes residuales, a fin de eliminar sustancialmente los compuestos Indeseables antes de su tratamiento y/o evacuación o uso ulteriores.

Los compuestos orgánicos indeseables, tales como los arriba indicados, pueden eliminarse sustancialmente de las corrientes residuales por descomposición oxidante. Esto convierte el o los compuestos orgánicos indeseables en derivados de dichos compuestos que pueden ser desechados luego más fácilmente o, según sea apropiado, aislados y reducidos para uso en otros lugares.

La descomposición oxidante de un compuesto orgánico puede conducirse por reacción con un catión de metal de transición y un oxidante, tal como peróxido de hidrógeno u oxígeno. Esta reacción se conoce como "química de Fentons" (véase, por ejemplo, Advanced Inorganic Chemistry, Cotton, Wilkinson, Murrillo y Bochmann, John Wiley and Sons, 1999, edición 6a, páginas 458 y 459). Cualquier catión de metal de transición que pueda sufrir fácilmente una reacción rédox a otro estado de oxidación puede participar en la reacción de la química de Fentons. Por ejemplo, cuando el metal de transición es hierro, el catión hierro Fe2+ puede reaccionar con peróxido de hidrógeno y oxidarse para formar el catión Fe3+ junto con un anión hidróxido y un radical hidroxilo. El radical hidroxilo puede actuar luego como agente oxidante, por ejemplo para oxidar un compuesto orgánico. Los cationes de metales que no son de transición no pueden participar en la reacción de química de Fentons debido a que tienen un solo estado de oxidación.

La fuente de cationes de metal de transición para uso en una reacción de descomposición oxidante de este tipo puede encontrarse en la forma de un catalizador homogéneo o heterogéneo. Adicionalmente, se han sugerido catalizadores fibrosos. Los catalizadores fibrosos son catalizadores que comprenden fibras de polímero a las cuales están unidos sitios o centros catalíticamente activos.

Por ejemplo, GB-A-1.436.245 da a conocer catalizadores fibrosos para la oxidación de monóxldo de carbono y procesos para preparar los catalizadores. Los catalizadores comprenden fibras de carbono activado que soportan metales nobles tales como paladio, rutenio, rodio y platino, o compuestos de los mismos.

RU-A-2.118.98 da a conocer un catalizador voluminoso de fibras textiles hecho en forma de un tejido que Incluye una capa portadora fabricada a partir de filamentos individuales y hebras complejas que contienen iones modificados de filamentos de poliacrilonitrilo que incluyen uno o más iones de un metal de valencia variable.

GB-A-2.346.569 da a conocer métodos para producción de un catalizador fibroso. Un método comprende los pasos de tratar un género de punto constituido por un filamento inerte y hebras complejas de poliacrilonitrilo (al que se hace referencia en lo sucesivo como "PAN") con una solución alcalina caliente de hidrocloruro de hidracina y luego con una solución acuosa de sal de un metal de transición. Como podría apreciar la persona experta, la referencia a "hebras complejas" significa que varias hebras están enrolladas unas con otras, es decir, no son monofilamentos. Otro método comprende los pasos de tratamiento de un tejido que comprende hebras PAN con una solución alcalina de una sal de hidracina, una sal de hidroxilamina y nitrito de sodio y luego con una solución que contiene al menos una sal de un metal de transición.

RU 2.266.34 describe catalizadores para tratamiento de agua residual y gas de emisión. Los catalizadores se preparan por tratamiento de un género de punto constituido por monohebras de poliacrilonitrilo y hebras complejas con una solución modificadora de una sal de hidracina que contiene cloro y una sal de hidroxilamina que contiene cloro, y luego con sales de metales de transición.

WO-27/99293 (Solicitud de Patente Internacional número PCT/GB27/612; publicada después de la fecha de prioridad de la presente Solicitud) describe un método para producción de un catalizador fibroso. El mismo comprende los pasos de modificar un tejido que comprende fibras PAN por tratamiento con una sal de hidracina y una sal de hidroxilamina en presencia de una base y luego por tratamiento con una base, seguido por impregnación del tejido modificado con un metal de transición por tratamiento con una solución acuosa que comprende una sal de

un catión de metal de transición y una sal de un catión de un metal no de transición, en donde el catión de metal no de transición se selecciona de los metales de Grupo principal. Ejemplos específicos de soluciones acuosas utilizadas en el paso de impregnación del método descrito en WÓ-27/99293 son soluciones acuosas que comprenden cloruro de hierro en combinación con nitrato de caldo, nitrato de magnesio, sulfato de litio o sulfato de cinc.

Los Solicitantes han encontrado sorprendentemente, sin embargo, que la selección de una sal sulfato de un catión de metal de transición, es decir la selección de una sal sulfato de hierro o níquel, en el paso de impregnación de un método para producción de un catalizador fibroso aumenta la carga de hierro o níquel en las fibras PAN, lo cual proporciona a su vez un catalizador fibroso mejorado que es eficiente para la eliminación de compuestos indeseables de una gama de corriente residuales y/o que tiene un tiempo de vida prolongado.

Conforme a un aspecto de la presente invención, se proporciona un método para preparación de un catalizador fibroso para el tratamiento de una corriente residual, comprendiendo el método los pasos de:

(i) tratamiento de un tejido que comprende fibras de poliacrilonitrilo con una sal de hidracina y una sal de hidroxilamina en presencia de una base para proporcionar un tejido modificado;

(¡i) tratamiento del tejido modificado con una base; y

(iii) tratamiento del tejido modificado con una solución acuosa que comprende una sal sulfato de un primer catión metálico y una sal sulfato de un segundo catión metálico, en donde el primer catión metálico se selecciona de un catión hierro y níquel, y mezclas de los mismos, y en donde el segundo catión metálico se selecciona de un catión litio, sodio, potasio, rubidio, cesio, berilio, magnesio, caldo, estroncio, bario, zinc, cadmio, mercurio, aluminio, galio, indio, talio, estaño, estaño, antimonio y bismuto, y mezclas de los mismos.

Como se expone en esta memoria, los Solicitantes han encontrado sorprendentemente que la selección de sales sulfato de hierro y/o níquel en el paso (iii) del método aumenta la carga de hierro y/o níquel en las fibras PAN, lo cual proporciona a su vez un catalizador fibroso mejorado que es eficiente en la eliminación de compuestos indeseables de una gama de corrientes residuales y/o que tiene un tiempo de vida prolongado.

En un aspecto de la invención, el primer catión metálico es un catión hierro. Así, se proporciona un método para preparar un catalizador fibroso para el tratamiento de una corriente residual, comprendiendo el método los pasos de:

(i) tratar un tejido que comprende fibras de poliacrilonitrilo con una sal de hidracina y una sal de hidroxilamina en presencia de una base para proporcionar un tejido modificado;

(ii) tratar el tejido modificado con una base; y

(iii) tratar el tejido modificado con una solución acuosa que comprende una sal sulfato de un catión hierro y una

sal sulfato de un segundo catión metálico, en donde el segundo catión metálico se selecciona de un catión

litio, sodio, potasio, rubidio, cesio, berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario, zinc, cadmio, mercurio, aluminio, galio, indio, talio, estaño, estaño, antimonio y bismuto, y mezclas de los mismos.

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1. Un método para preparación de un catalizador fibroso para el tratamiento de una corriente residual, comprendiendo el método los pasos de:

(i) tratamiento de un tejido que comprende fibras de poliacrilonitrilo con una sal de hidracina y una sal de hidroxilamina en presencia de una base para proporcionar un tejido modificado;

(ii) tratamiento del tejido modificado con una base; y

(iii) tratamiento del tejido modificado con una solución acuosa que comprende una sal sulfato de un primer

catión metálico y una sal sulfato de un segundo catión metálico, en donde el primer catión metálico se

selecciona de un catión hierro y níquel, y mezclas de los mismos, y en donde el segundo catión

metálico se selecciona de un catión litio, sodio, potasio, rubidio, cesión, berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario, zinc, cadmio, mercurio, aluminio, galio, indio, thaliana, estaño, estaño, antimonio y bismuto, y mezclas de los mismos.

2. Un método conforme a la reivindicación 1, en donde el primer catión metálico es un catión hierro.

3. Un método conforme a la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde la sal de hidracina se selecciona de dihidrocloruro de hidracina, monohidrocloruro de hidracina, hidrato de hidracina, monohidrobromuro de hidracina, acetato de hidracina, sulfato de hidracina y sulfato de dihidracina, y mezclas de las mismas.

4. Un método conforme a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la sal de hidroxilamina se selecciona de monohidrocloruro de hidroxilamina, sulfato de hidroxilamina y fosfato de hidroxilamina, y mezclas de las mismas.

5. Un método conforme a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el paso (i) se conduce a un pH comprendido en el intervalo de 6,5 a 12.

6. Un método conforme a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde en el paso (ii), la base se selecciona de hidróxido de sodio, hidróxido de potasio y carbonato de sodio, y mezclas de los mismos.

7. Un método conforme a una cualquiera o más de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el segundo catión metálico se selecciona de un catión sodio, litio, potasio, calcio, magnesio y cinc, y mezclas de los mismos, seleccionándose preferiblemente de un catión sodio, potasio y calcio, y mezclas de los mismos, siendo más preferiblemente un catión sodio.

8. Un método conforme a una cualquiera o más de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el tejido es un tejido de punto.

9. Un método conforme a una cualquiera o más de las reivindicaciones 1 a 8, en donde el tejido comprende fibras de poliacrilonitrilo y una o más mono-fibras inertes.

1. Un método conforme a una cualquiera o más de las reivindicaciones 1 a 9, en donde los pasos (i), (ii) y (iii) se conducen en un reactor de baño de tinte.