NO removal in the selective catalitic reduction process over Cu and Fe exchanged type Y zeolites synthesized from coal fly ash

The nitric oxide (NO) removal capacity of ion-exchanged zeolite Y obtained from coal combustion fly ash was evaluated in this work. Zeolite Y was exchanged either with Cu2+ or Fe2+ to obtain two different catalysts for the selective catalytic reduction of NOx from flue gas. The selective catalytic reduction experiments were carried out at temperatures ranging from 50°C to 350°C, water content 0% and 5% and 5% O2. In the absence of water, a total conversion of NO is obtained at 200°C for both zeolites, but important differences were found between zeolites LY-Cu and LY-Fe in the reduction of NO at temperatures lower than 200°C, and especially in the presence of water, that could be attributed to the different temperatures at which active species Cu2+ and Fe3+ are available for both ion-exchanged zeolites at the studied conditions. The greater surface area of zeolite LY-Cu can also contribute to its higher activity.The Spanish Ministry of Science and Innovation and the European Community (European Regional Development Fund) provided financial support for this work (Project No. CTM04252C02).Peer reviewe

Fly for activation pollutant gas retention

[EN] Zeolites synthesized from fly ash by Hydrothermal Activation and Microwave Assistance were studied to evaluate their utilization as sorbents of pollutant gases like CO2, SO2, NH3. Fly ash have a high alumino-silicate content in its composition that makes it a good starting material to synthesize zeolites, getting efficiencies about 75%. Zeolites obtained by Hydrothermal Activation and Microwave Assistance were very similar. Depending on the synthesis parameters - reaction time, temperature and activation solution concentration- the following zeolites were obtained: Analcime, Sodalite, F-Linde, NaPl-zeolite and Chabazite. Synthesis yields and zeolite types obtained from the microwave and conventional experiments were very similar, but the activation time needed was drastically reduced by using microwaves (from 24-48 h to 10-30 min). The zeolitic material was previously activated at 473 K to remove the hydratation water and facilitate the gas adsorption. The adsorption experiments were performed at atmospheric pressure by flowing a mixture of every gas in He through the sample. The adsorption temperatures were 195 K (CO2), 263 K (SO2) and 250 K (NH3). The desorption experiments were made at room temperature. Finally, the effect of the substitution of Na+ by NH4+ in the NaPl-zeolite in the adsorption capacity was studied. The adsorption capacities obtained for all the samples were low. Only external surface of the zeolites was reached in the working conditions. In general, samples synthesized by microwave assistance showed more adsorption capacity than those synthesized by conventional methods.[ES] Se han estudiado las zeolitas sintetizadas a partir de cenizas volantes, mediante activación alcalina y calentamiento por vía hidrotermal o con microondas, con el objeto de evaluar su posible utilización como adsorbentes de gases contaminantes tales como CO2, SO2 Y NH3. Las cenizas volantes contienen un alto contenido en aluminosilicatos en su composición, por lo que pueden constituir una materia prima para llevar a cabo la síntesis de zeolitas, consiguiéndose en el mejor de los casos eficacias del 75%. Los tipos de zeolitas obtenidos por el método convencional y por microondas fueron muy similares, habiéndose sintetizado zeolitas sódicas y potásicas como Analcima, Sodalita, Linde F. NaPl, KM y Chabazita, dependiendo de los parámetros de síntesis (tiempo, temperatura y concentración y naturaleza del agente activante). La principal diferencia entre ambos métodos es el tiempo de activación necesario que se reduce considerablemente usando microondas hasta 30 minutos frente a las 24-48 h en el calentamiento convencional. Las zeolitas fueron previamente activadas a 473 K con la finalidad de eliminar parte del agua de constitución que contienen pero sin alterar su estructura, facilitando de este modo la posible adsorción gaseosa. Los experimentos de adsorción se llevaron a cabo a presión atmosférica, haciendo pasar mezclas de cada gas en Helio sobre la muestra y utilizando temperaturas de 195 K para CO2, 263 K para SO2 y 250 K para NH3. Las desorciones fueron realizadas a temperatura ambiente. Se ha estudiado también el efecto que produce el intercambio de Na+ de una zeolita (NaPl) por NH4 + en cuanto a la modificación de la capacidad de retención de gases. La capacidad de retención de gases fue baja para todas las zeolitas ensayadas. En las condiciones de trabajo utilizadas, únicamente la superficie externa de la zeolita es aprovechada para la adsorción. En general las zeolitas sintetizadas mediante microondas muestran mayor capacidad de retención de gases que las sintetizadas mediante el método convencional.Los autores desean agradecer a la Comisión Internacional de Ciencia y Tecnología (CICYT) y a la Comisión Europea para el Carbón y el Acero (CECA) las subvenciones económicas recibidas a través de los Proyectos AMB95-0198 y 7220-ED-079 respectivamente, para la realización de este trabajo.Peer reviewe

Caracterización y clasificación de los carbones cretácicos de Teruel. Relaciones entre sus características y el entorno geológico

27 páginas, 8 figuras, 4 tablas.[ES]: Se han caracterizado los carbones cretácicos de la cuenca minera de Teruel (España), mediante el estudio exhaustivo de 36 muestras de capa de todas las explotaciones con actividad minera. El estudio ha comprendido: Análisis inmediato, elemental y petrográfico. Asimismo, se han determinado otros parámetros cuyo conocimiento se consideró necesario. También se han realizado ensayos carboquimicos como oxidación e hidrogenación. Los resultados muestran que aunque estos carbones pertenecen todos a una misma unidad geológica (Formación Escucha), existen diferencias claras entre los carbones de las subzonas Norte y Sur del Distrito Minero. Estos carbones se han clasificado mediante sistemas científicos (Seyler, van Krevelen y Alpem-ICCP) y comerciales (ECE/IJN y ASTM). El mejor parámetro clasificatorio ha sido la reflectividad de la vitrinita. Según el sistema de clasificación utilizado, los carbones de la subzona Norte se pueden considerar como lignitos o subbituminosos B y los de la subzona Sur como subbituminosos B ó A. Las diferencias encontradas entre los carbones estudiados, se explican desde un punto de vista geológico, por dos motivos: 1) Diferente presión litostática sobre las capas de carbón según la subzona, debido al aumento progresivo de la potencia de los sedimentos del Cenomaniense - Senoniense (Cretácico Superior) de Norte a Sur del Distrito Minero. 2) Menor influencia de la orogénesis alpina en las subzona Norte, contrastando con la subzona Sur, donde provocó gran número de fallas y plegamientos (una estructuración más intensa de las sucesiones mesozoicas).[EN]: Cretaceous coals from the Teruel Mining District (Spain) have been characterized by an exhaustive study of 36 bed samples from alí of the underground and upen cut mines with activity in that cual field. This study has included proximate, elemental, petrographic and other analyses. Also, sume chemical tests, as oxidations and hydrogenations, have been carried out. The results show that although these coals belung tu the same geological unit (Escucha Furmation in the lower Cretaceous), there are clear differences between the Norther and Southem Subzones of the Mining District. These coals have been classified by sume scientific (Syler’s, van Krevelen diagram and Alpem-ICCP) and commercial (ECE/UN and ASTM) systems. The best parameter tu classify these coals has been the vitrinite reflectance. In depending un the used classification system, cuaN from the North Subzone can be cunsidered as lignites or subbituminous B while coals from the South Subzone can be considered as subbituminous B or A. The differences between both groups uf studied coals can be explained, from a geological viewpoint, by two major factors: 1) The lithostatic pressure supported by the cual beds has been different in depending un the Subzone, because of the progressive thickness increase of te Cenomanian - Senonian sediments (Upper Cretaceous) from the North tu the South uf the Mining District. 2) The intensity of te Alpine Orogeny was stronger in the South Subzone; where gaye rise tu a more intense structuration of the Mesozoic sequences.El proyecto de investigación: “Caracterización de carbones aragoneses” del que forma parte este proyecto, fue realizado en el Instituto de Carboquímica, gracias a la financiación del CSIC, OCICARBON y Diputación General de Aragón - Diputación Provincial de Teruel (Juan, 1990).Peer reviewe

Influence of temperature and regeneration cycles on Hg capture and efficiency by structured Au/C regenerable sorbents

8 pages, 10 figures, 2 tables.The objective of this work is to evaluate a novel regenerable sorbent for mercury capture based on gold nanoparticles supported on a honeycomb structured carbon monolith. A new methodology for gold nanoparticles deposition onto carbon monolith support has been developed to obtain an Au sorbent based on the direct reduction of a gold salt onto the carbon material. For comparison purposes, colloidal gold method was also used to obtain Au/C sorbents. Both types of sorbents were characterized by different techniques in order to obtain the bulk gold content, the particle size distribution and the chemical states of gold after deposition. The mercury capture capacity and mercury capture efficiency of sorbents were tested in a bench scale facility at different experimental conditions. The regenerability of the sorbents was tested along several cycles of Hg capture-regeneration. High retention efficiencies are found for both types of sorbents comparing their gold content. Moreover, the high retention efficiency is maintained along several cycles of Hg capture-regeneration. The study of the fresh sorbent, the sorbent after Hg exposition and after regeneration by XPS and XRD gives insight to explain those results. © 2013 Elsevier B.V.The financial support from Spanish Ministry of Science and Innovation and European Regional Development Funds (ref: ENE2011-23412) is duly recognized. C. Gómez- Giménez wants to thank CSIC and European Regional Development Funds for JAE grant.Peer Reviewe

Mössbauer and FT-IR spectroscopic studies of egyptian oil shale

A series of oil shale samples selected from Abu Gradig oil field (AG-1) in the Egyptian Western Desert have been studied by Mossbauer spectroscopy and Fourier transform infrared spectroscopy. Eleven samples were collected from Baharyia formation at different depths, starting from 10,290 feet to 11,290 feet. The carbon, hydrogen, nitrogen, and sulfur contents in the samples were determined using a Carlo Erba CHNS-OEA1108 elemental analyzer. The Mossbauer spectra were performed at 80 K with a conventional-type mode spectrometer. From the computer analysis of these spectra, it was found that iron was mainly present in pyrite, hematite, and in the carbonates as siderite and ankerite, wherein their presence is considered as an indicator of the hydrocarbon maturity. Maturity is obtained using Fourier transform infrared method whereas the ratio of the aliphatic to aromatic bands as represented by the A-factor (2,922 cm + 2,853 cm/2,922 cm+ 2,852 cm + 1,642 cm) can be calculated. Therefore, the Mossbauer results have been complemented with Fourier transform infrared data in order to demonstrate the correlation between the presence of carbonates (siderite and ankerite) found by MS and the hydrocarbon maturity found in the oil shale samples using Fourier transform infrared.Peer Reviewe

Contenido, distribución y origen del azufre en los carbones albienses del distrito minero de Teruel

15 páginas, 1 figura, 2 tablas.[ES]: Los carbones sub-bituminosos albienses del Distrito Minero de Teruel presentan concentraciones de azufre muy elevadas. El análisis de la distribución de estas concentraciones ha puesto de manifiesto la existencia de una tendencia general vertical a disminuir, hacia techo, el contenido de azufre a nivel de serie estratigráfica y de otra variación general lateral, a nivel de cuenca, en la que el contenido de azufre de las capas de carbón se incrementa hacia el margen septentrional del distrito minero. Estas tendencias generales pueden verse frecuentemente obliteradas tanto en relación con factores tales como la potencia de capa, la permeabilidad de los interestériles o la actividad de fallas sinsedimentarias. La tendencia general vertical es consecuente con la relación generalmente observada entre la influencia marina del medio de depósito y un mayor contenido en azufre. Este razonamiento no se cumple, sin embargo, para la tendencia general horizontal, lo cual se relaciona con el aporte masivo de sulfatos a la cuenca sedimentada carbonífera del Albiense medio debido al desmantelamiento de las secuencias evaporíticas infra-liásicas y triásicas (facies Keuper). Esta hipótesis del reciclaje del azufre se apoya en argumentos paleogeográficos y sedimentológicos y parece ser el principal mecanismo que causó las altas concentraciones de azufre de los carbones albienses del Distrito Minero Turolense.[EN]: Albian high-sulfur sub-bituminous coals are currently worked in the Teruel Mining Disírict. The sulfur content of these coal seams draw a general vertical trend, at the stratigraphic series level, with an upwards reduction of the sulfur content, and a horizontal trend, at the basin seale, with a sulfur content increase towards the northernmost part of the Mining District. These general variations may disturbed by factors related to the coal seam thickness, the permeability of the interbedded sediments or the activity of synsedimentary faults. The general vertical trend of sulfur contents is explained as a consequence of the well-known marine influence in the sedimentary environment which increases the sulfur content in the influenced seams. Nevertheless, the general horizontal trend is interpreted as a consequence of the erosion of the Infra-Liassic and Upper Triassic (Keuper facies) evaporitic sequences. The hypothesis of the sulfur recycling is based on paleogeographieal and sedimentological data, and it gives to the Teruel coals the characteristie high-sulfur pattern.El presente trabajo ha sido elaborado en cl marco del Proyecto de Investigación PB87-0463-C02-01, financiado por la CICYT, y el Plan de Formación de Personal Investigador, del Ministerio de Educación y Ciencia.Peer reviewe

Sorbentes regenerables para la retención de mercurio en fase gas

En la combustión de carbón en las centrales térmicas se emiten a la atmósfera una cantidad considerable de mercurio. EL mercurio es altamente tóxico para el medioambiente, por lo que se debe investigar tecnologías para su retención. Por lo tanto el objetivo de este Proyecto es el desarrollo de sorbentes regenerables basados en Au/C para la eliminación de mercurio en fase gas. Se han preparado y caracterizado diferentes soportes de material carbonoso a partir de monolitos de carbono comerciales, a los cuales se les aplicó diferentes tratamientos que permitieron la modificación de su química superficial, concretamente un tratamiento de oxidación, para favorecer la deposición de oro. La deposición de oro sobre los soportes se ha llevado a cabo a partir de sal de oro siguiendo dos metodologías diferentes: i) reducción directa del Au sobre el soporte y ii) deposición de oro coloidal. Se pretende conseguir la deposición de partículas de oro de tamaño nanométrico. Una vez depositado el oro nanoparticulado, se caracterizaron mediante diferentes técnicas para determinar las condiciones óptimas de deposición de oro, en cuanto a distribución y tamaño de partícula, y repetitividad de su preparación. De esta forma, se obtuvieron tres grupos de sorbentes diferentes: i) Sorbentes con una elevada cantidad de oro depositada, (denominados de alta concentración), ii) Sorbentes con una cantidad intermedia de oro depositado con un tamaño de partícula inferior al caso anterior (denominados de media concentración), y iii) Sorbentes con baja cantidad de oro depositada, que mostraron una homogénea distribución de las partículas de oro con un pequeño tamaño de las mismas. Se evaluó la capacidad de retención de mercurio de estos sorbentes a 120 ºC y una velocidad espacial de 250000 h-1, con una concentración inicial de mercurio de 200 μg/m3. Los experimentos de retención se llevaron a cabo por duplicado para los tres tipos de sorbentes estudiados, obteniéndose para el caso más favorable una retención de 50 μg Hg/g de sorbente (50mg Hg/g Au). Paralelamente, se realizó un estudio de regenerabilidad con el objetivo de obtener la temperatura óptima para realizar la regeneración de los sorbentes agotados por la retención de mercurio, obteniéndose un valor de 220 ºC, muy inferior que con otros tipos de sorbentes utilizados. Los sorbentes se sometieron a varios ciclos de retención-regeneración, evaluando después de cada ciclo la capacidad de retención de mercurio. Se observó una elevada repetitividad en los ciclos para todos los grupos de sorbentes evaluados, indicando que la capacidad de retención del sorbente no se ve afectada de forma significativa después de varios ciclos de retención-regeneración

Desarrollo y evaluación de sorbentes regenerables basados en Au/C para la captura de mercurio en gases de combustión

El presente Proyecto ha sido desarrollado en el Instituto de Carboquímica, CSIC, en el marco del proyecto de investigación “Monolitos de carbono para aplicaciones medioambientales: captura de mercurio con sorbentes regenerables”, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación. El objetivo de este Proyecto es el desarrollo de sorbentes regenerables basados en Au/C para la captura de mercurio en presencia de gases de combustión. Se han preparado y caracterizado diferentes soportes de material carbonoso a partir de monolitos de carbono comerciales, a los cuales se les aplicó diferentes tratamientos que permitieron la modificación de su química superficial, concretamente un tratamiento de oxidación, para favorecer la deposición de oro. La deposición de oro sobre los soportes se ha llevado a cabo a partir de una sal de oro siguiendo dos metodologías diferentes: i) reducción directa del Au sobre el soporte y ii) deposición de oro coloidal. Se pretende conseguir la deposición de partículas de oro de tamaño nanométrico de forma homogénea y reproducible. Una vez depositado el oro nanoparticulado, los sorbentes se caracterizaron mediante diferentes técnicas para determinar las condiciones óptimas de deposición de oro, en cuanto a distribución y tamaño de partícula, y repetitividad de su preparación. De esta forma, se obtuvieron tres grupos de sorbentes diferentes: i) Sorbentes con una elevada cantidad de oro depositada, (denominados de alta concentración), ii) Sorbentes con una cantidad intermedia de oro depositado con un tamaño de partícula inferior al caso anterior (denominados de media concentración), y iii) Sorbentes con baja cantidad de oro depositada, que mostraron una homogénea distribución de las partículas de oro con un pequeño tamaño de las mismas. Se evaluó la necesidad de un tratamiento térmico de reducción, con el objetivo de garantizar que el oro depositado fuera mayoritariamente oro elemental, y que las nanopartículas fueran lo más homogéneas posible. Para lo cual se estudiaron diferentes temperaturas en una atmósfera reductora, 4 % de H2 en Ar, determinándose una temperatura de 300 ºC durante 1 hora como tratamiento térmico reductor. Se evaluó la capacidad de retención de mercurio de los diferentes sorbentes obtenidos en atmósfera inerte. Así mismo, se evaluó la capacidad de retención de mercurio de sorbentes con oro coloidal en presencia de diferentes gases de combustión: N2, O2, SO2 y NO. La presencia de otros gases afecta negativamente a la capacidad de captura de mercurio. Esto es debido por un lado a la posible modificación del estado de oxidación del oro así como a la oxidación del mercurio elemental, dando lugar a Hg2+ que no se retiene en los sorbentes

Mercury capture by a regenerable sorbent under oxycoal combustion conditions: Effect of SO2 and O2 on capture efficiency

9 figures, 4 tables.-- © 2014. This manuscript version is made available under the CC-BY-NC-ND 4.0 license http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/The present study evaluates an Au/C sorbent based on the direct reduction of a gold salt on a carbon coated structured cordierite monolith for mercury capture under oxyfiring conditions. Both mercury retention efficiency and mercury retention capacity were tested in a bench scale plant under different conditions. The influence of gas temperature (50-150°C) and gas composition (CO2, N2, SO2, and O2) on sorbent performance for mercury capture is evaluated and discussed. The amount of mercury captured did not vary significantly with temperature under a CO2 atmosphere. These results were compared with those obtained under N2 atmosphere with no remarkable differences found between them. High retention efficiencies were obtained despite the small amount of gold used. The presence of SO2 and O2 in the flue gas led to mercury oxidation that seemed to be mainly promoted by SO2 under the presence of the Au-sorbent.The financial support from Spanish Ministry of Science and Innovation and European Regional Developments Funds (Ref: ENE2011-23412) is duly recognized. C. Gomez-Giménez thanks CSIC and European Regional Developments Funds for the grant received under the JAE-Pre_077 program