Characterization of Ecuadorian Clay Pellets for their Potential Adsorption of Hydrogen Sulfide

Abstract

Las arcillas ecuatorianas se propusieron como adsorbente de H2S, gracias a su alta porosidad y a su área superficial y aparte de esto son abundantes, baratas y amigables con el ambiente. También fueron propuestas debido a la corrosión existente en la industria del gas y del petróleo. El Ecuador cuenta con depósitos no-metálicos los cuales tienen una variedad de minerales pero que no han sido estudiados. Se estudiaron ocho arcillas de tres provincias las cuales tuvieron un tratamiento de secado, extracción de material orgánico, y etiquetado. Luego de este proceso se hicieron pellets a partir de la arcilla con moldes especiales para cada tipo de prueba. Las pruebas mecánicas consistían en investigar la resistencia a la caída libre y la fuerza de compresión de las arcillas. La caracterización de las arcillas se estudió con varias técnicas: Microscopía electrónica de barrido: espectroscopia de rayos X de dispersión de energía (SEM-EDX), infrarrojos por transformada de Fourier (FTIR), análisis termogravimétrico (TGA), fluorescencia de rayos X (XRF), difracción de rayos X en polvo (XRD), fotoelectrones de rayos X Espectroscopia (XPS) y Adsorción y Desorción de N2 con técnica BET y BJH. Los estudios de SEM-EDX revelaron la presencia de oxígeno (O), silicio, (Si), aluminio (Al), fósforo (P), sodio (Na), nitrógeno (N), y carbono (C) en muestra de arcilla seca y calcinada, pero en la arcilla reaccionada apareció el azufre (S). Los análisis de FTIR mostraron picos que confirmaron la presencia de kaolinita desordenada. Los resultados de XRD mostraron la presencia de cuarzo, kaolinita, guidotita, ortoclasa, muscovita, hematita, sernamontita, titanite, y zircón en estado seco y calcinado de la arcilla, al reaccionar la arcilla presentó dos nuevas fases: kornelita y sulfuro elemental. Los análisis TGA mostraron que la pérdida de masa se debe a hidratación del agua y a la deshidroxilación de las arcillas. Las arcillas calcinadas y secas mostraron isotermas con un perfil similar a la isoterma tipo II con el estudio de adsorción – desorción de nitrógeno. El análisis de XRF mostró Ca, K, Ni, Sr, Ti, Zn y Zr en arcilla seca, calcinada y reaccionada, en esta última se confirmó la aparición de azufre. El análisis XPS mostró las curvas de ajuste de S 2p, O 1s, Si 2p, Al 2p, Fe 2p3, y Cl 2p.