United States Office of Air Quality EPA 456/F-99-003

 Environmental Protection Planning and Standards May 1999

 Agency Research Triangle Park, NC 27711

 Air
EPA-456/F-99-003

Mayo 1999

ZEOLITA 

UN ADSORBENTE VERSÁTIL

DE CONTAMINANTES DEL AIRE

Preparado por

Clean Air Technology Center (MD-12)

Information Transfer and Program Integration Division

Office of Air Quality Planning and Standards

U.S. Environmental Protection Agency

Research Triangle Park, North Carolina 27711
iii

ACLARACIÓN

Este reporte ha sido revisado por la Information Transfer and Program Integration

Division de la Office of Air Quality Planning and Standards, U.S. Environmental Protection

Agency y aprobado para su publicación. La aprobación no significa que el contenido de este

reporte refleje los puntos de vista y las políticas de la U.S. Environmental Protection Agency. La

mención de nombres comerciales o de productos comerciales no significa un endoso ni

recomendación para su uso. Se pueden conseguir copias de este reporte del National Technical

Information Service, 

U.S. Department of Commerce, 5285 Port Royal Road, Springfield, Virginia 22161, numero

telefonico (800) 553-6847.
iv

ANTECEDENTES

El Clean Air Technology Center (CATC) [Centro para la Tecnología del Aire Limpio]

sirve como un recurso en todas las áreas de tecnologías existentes y emergentes para la

prevención y el control de contaminantes del aire, y provee acceso público a los datos y a la

información sobre su uso, efectividad, y costo. Además, el CATC proporciona apoyo técnico,

incluyendo acceso a las bases de conocimientos que mantienen la EPA, las agencias

gubernamentales y otros, según lo permitan los recursos disponibles, relacionadas con la

operación, mantención y factibilidad técnica y económica, y de estas tecnologías. 

Acceso Público y Transferencia de Información

INTERNET / World Wide Web Home Page http://www.epa.gov/ttn/catc

Comunicaciones

CATC Info-Line: (919) 541-0800 (Ingles) FAX: (919) 541-0242

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Gratis de Mexico (800) 304-1115 (Espanol)

Recursos de Datos

C RACT/BACT/LAER Clearinghouse (RBLC)

Buscar, ver, y bajar a disco datos que tienen que ver con: 

- Source Specific Technology Applications

(Aplicaciones Tecnológicas para Fuentes Específicas)

- Air Pollution Regulatory Requirements

(Requerimientos Regulatorios para Contaminantes del Aire) 

C PRODUCTOS DEL CATC

Bajar a disco reportes técnicos, información de costos y programas.

Programas y Centros Relacionados

C CICA - Centro de Información sobre Contaminación del Aire

C SBAP - Small Business Assistance Program

C International Technology Transfer Center for Global Greenhouse Gasses
v

RECONOCIMIENTOS

Este boletín técnico se hizo posible por los esfuerzos diligentes y persistentes del Ing.

Lyndon Cox, Senior Environmental Employee del Clean Air Technology Center (CATC). 

Lyndon hizo un trabajo excepcional en la identificación de fuentes de información, en la

recolección de datos relevantes y la elaboración de este boletín. El CATC agradece la ayuda de los

correctores del borrador la Sra. Madeleine Strum del Coating and Consumer Products Group,

Emission Standards Division, Office of Air Quality Planning and Standards, y el Ing. Chester A.

Vogel del Emissions Characterization and Prevention Branch, Air Pollution Prevention and

Control Division, National Risk Management Research Laboratory por su cooperación y sus

comentarios útiles y oportunos. 

Además, el CATC quisiera agradecer a los individuos, compañías e institutos que proporcionaron

información de la zeolita y la tecnología de adsorpción que se incorporó en este Boletín Técnico. 

En la sección de REFERENCIAS de este boletín se enlistan tales contibuciones..
vi

CONTENIDO

TEMA Pagina

PROPÓSITOS DE ESTE DOCUMENTO........................................................................................1

¿QUÉ ES LA ZEOLITA?..................................................................................................................1

¿POR QUÉ SINTETIZAMOS LA ZEOLITA?.................................................................................2

¿CUALES SON LAS CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES DE LA ZEOLITA?......................3

¿CÓMO SE PUEDE UTILIZAR LA ZEOLITA PARA CONTROLAR LOS 

CONTAMINANTES DEL AIRE?....................................................................................................4

¿TIENE LA ZEOLITA UN USO FUERA DEL CAMPO DE 

CONTROL DE CONTAMINANTES DEL AIRE?..........................................................................6

¿QUÉ DEBERÍAMOS ESPERAR EN EL FUTURO?.....................................................................8

¿QUÉ MÁS NECESITAMOS SABER?........................................................................................10

REFERENCIAS..............................................................................................................................10

FIGURAS

1. Estructura en Y del Cristal de Zeolita .........................................................................................3

2. Concentrador de COV...................................................................................................................5

3. Adsorbedor por Regeneración al Vacío.........................................................................................9

4. Separación en Cascada al Vacío.................................................................................................9
vii

ESTA PÁGINA SE DEJA INTENCIONALMENTE EN BLANCO
1

LA ZEOLITA, UN ADSORBENTE VERSÁTIL 8 de julio, 1998

DE CONTAMINANTES DEL AIRE

PROPÓSITOS DE ESTE DOCUMENTO

Los propósitos de este documento son que usted se familiarice con: 1) la zeolita, 2) lo que puede

contribuir al control de los contaminantes del aire - particularmente el control de los Compuestos

Orgánicos Volátiles (COV) - y 3) lo que se puede esperar en el futuro.

¿QUÉ ES LA ZEOLITA?

La Zeolita es una roca compuesta de aluminio, silicio, y oxígeno. Se halla en una variedad de

regiones del mundo donde la actividad volcánica prehistorica occurió cerca del agua, o donde el

agua ha estado presente por milenios desde las erupciones. En 1756, el mineralogista sueco

Baron Axel Fredrick Cronstedt descubrió la zeolita. Se relata que su perro sacó la piedra

mientras escarbaba, y el mineralogista la llamó zeolita debido a que significa “perro” en sueco. En

otro relato, se dice que descubrió que cuando la zeolita (la cual era realmente Stilbite) se

calentaba, emitía vapor. Zeolita significa “piedra hirviente” en griego. Como no sé sueco ni

griego, tendrán que juzgar por su cuenta cual de estas historias son ciertas. Sabemos a ciencia

cierta que la zeolita fue descubierta. 

La zeolita tiene una porosidad natural debido a que tiene una estructura cristalina con ventanas,

jaulas, y superjaulas. Las zeolitas naturales tienen ventanas de tamaño limitado (“tamaño de

poro”) y todas son hidrofilicas (tienen afinidad por el agua). Algunas zeolitas sintéticas se

parecen al carbón absorbente, dado que ambas pueden considerarse hidrofóbicas (tienen afinidad

por los compuestos orgánicos, con poca o ninguna afinidad por el agua), y pueden adsorber

vapores orgánicos con moleculas de tamaño más pequeño que el de sus poros. Tanto el carbón

como la zeolita pueden adsorber agua y moleculas orgánicas; sin embargo, aquello por lo que

tenga mayor afinidad, desplazará las demás moleculas. La zeolita tiene un “tamaño de poro”

uniforme, lo cual hace que se le denomine como un “tamiz molecular”, mientras parece que los

carbones tienen poros que se comunican con poros más pequeños que a su vez se comunican con

poros todavía más pequeños ad infinitum.

“El carbon absorbente”, el cual es en realidad un adsorbente, también tiene afinidad por el agua en

algunos sitios, lo que disminuye su capacidad para adsorber las moleculas orgánicas de las

corrientes que contienen moleculas de agua. Esto puede ser cierto o no en el caso de la zeolita,

dependiendo del tipo de zeolita que se seleccione. Generalmente, entre mayor sea la razón de

silicio y aluminio, más hidrofóbica es la zeolita. Las zeolitas hidrofóbicas tiene que ser

sintetizadas, ya que no se encuentran en la naturaleza. ¡Por lo cual, la carrera para sintetizar

zeolitas con características específicas ha comenzado!
2

 ¿POR QUÉ SINTETIZAMOS LA ZEOLITA?

La sintesis es importante debido a que permite a los científicos e ingenieros (1) predecir las

propiedades de la zeolita, (2) producir una zeolita con un “tamaño de poro” más grande, y (3)

producir zeolita hidrofóbica. Los intentos iniciales para sintetizar la zeolita simularon las

condiciones volcánicas. Finalmente en 1949 se sintetizó la zeolita hidrofílica bajo condiciones

hidrotérmicas (por ejemplo, a menos de 100 oC) por los químicos Milton, Breck, y otros

investigadores. En 1985, los investigadores Bibby y Dale reportaron la síntesis de una zeolita de

sílice pura. Otros investigadores han sintetizado una gran variedad de zeolitas hidrofilicas e

hidrofóbicas. 

Al sustituir otros elementos por aluminio o silica durante la síntesis, se han producido estructuras

cristalinas como las de la zeolita, pero la zeolita de la que vamos a hablar aquí es un aluminosilicato puro.

Se han descubierto 40 zeolitas naturales; el Comité de Estructura de la Asociación Internacional

de Zeolita ha catalogado 118 zeolitas; más de 600 zeolitas han sido identificadas, y si se

incluyeran las estructuras cristalinas similares a las de las zeolitas (pero que utilizan otros

elementos), el número aumentaría diariamente. Ninguna zeolita es exactamente igual a otra.

La estructura de un cristal de zeolita se basa en un tetrahedro que está formado por cuatro

átomos de oxígeno enlazados con un átomo de silicio por medio de sus cuatro electrones de

valencia. Estos tetrahedros se conectan en las “esquinas”de los oxígenos para formar los cristales. 

Cuando el aluminio está presente durante la formación de los cristales, se sustituye el silicio por

los átomos de aluminio, el cual tiene solamente tres electrones de valencia. El electrón de valencia

que falta es proporcionado generalmente por un átomo de hidrógeno o de sodio debido a que

estos elementos se encuentran típicamente en el agua hidratante. Esto distorciona el tetrahedro y

hace un “sitio acído” para el intercambio de otros iones. Esto además hace que la estructura sea

hidrofílica. Si la zeolita se forma en una mezcla que contenga un catión orgánico (por ejemplo, un

catión que tenga un núcleo de carbón), la estructura se puede formar alrededor del catión

orgánico, utilizándolo como patrón. Esto a dado lugar a zeolitas hidrofílicas ricas en silicio con un

“tamaño de poro” (o tamaño de ventana) lo suficientemente grande como para dejar pasar todo

salvo las moléculas de petróleo que son más grandes. 

La estructura cristalina de una zeolita consiste de ventanas, jaulas, y superjaulas. Es por las

ventanas que las moléculas llegan a las jaulas y superjaulas para ser adsorbidas o catalizadas. Las

jaulas son las celdas más pequeñas en la estructura cristalina. Las superjaulas son las celdas

dentro de la estructura cristalina que son más grandes que las jaulas y pueden incluso contener

jaulas. La Figura 1 muestra la estructura de la zeolita Y cuando se le ve con luz roja.
3

Figura 1 -- Estructura en Y del Cristal de Zeolita - Mostrando Ventanas, Jaulas, y Superjaulas.

Reimpresa con permiso de CHEMTECH, Junio de 1996, 26(6), pp 24-30. Derecho de copias

1996, American Chemical Society (Sociedad Química Americana).

 Red light = luz roja

La activación de una zeolita consiste en el calentamiento o evacuación de la zeolita para desorber

el agua hidratante u otro material del área de adsorpción, tal como se hace con el carbón.

El costo de las zeolitas hidrofóbicas varía de $6,50 a $40,00 dólares por libra, según la

Corporación PQ (PQ Corporation). Compárese con el costo de $1,40 a $2,00 por libra para

adsorbentes de carbón, según Calgon Carbon. Generalmente, se necesita un mínimo de una

tonelada de zeolita para concentrar los COVs, y está cantidad puede tratar un flujo de hasta 8,000

pies cúbicos por minuto (cfm). Sin embargo, el costo del carbón o la zeolita es solamente una

pequeña parte del costo global de un adsorbente o concentrador.

¿CUALES SON LAS CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES DE LA ZEOLITA?

1. La zeolita es capáz del intercambio selectivo de iones.

2. La zeolita puede adsorber moléculas en su gran área interna, siempre que puedan pasar por las

ventanas. La zeolita y el carbón son iguales en este aspecto, y se diferencian solamente en el área

de adsorpción a la que puede tener acceso una molécula dada que pase por sus “poros.

3. La zeolita puede ser un catalizador acído sólido. Puede funcionar como un ácido fuerte (auque

se mantine como un sólido) cuando la hidratación ha sustituido un hidrógeno, por un electrón de
4

valencia adicional, o un intercambio isoelectrónico con el aluminio.

4. Se puede usar la zeolita como un tamiz molecular debido a que tiene un tamaño de ventana (o

poro) uniforme.

5. La zeolita es metaestable; quiere decir, es estable siempre que se mantenga a una temperatura y

a un pH adequados. Dentro de este rango, no se ve afectada por oscilaciones grandes de

temperatura, presión, o radiación ionizante.

La zeolita natural existe como una roca natural, y puede alcanzar el tamaño de una roca grande. 

Sin embargo, los cristales de zeolita sintetizada siempre miden menos de un milímetro -- esto es

debido a que estos cristales crecen muy lentamente. Estos pequeños granos pueden transportar

rapidamente la molécula adsorbida al área de adsorpción. El flujo de aire por el lecho de zeolita

en polvo crea una gran pérdida de presión. Se han desarrollado zeolitas granulares en las cuales

los granos se adhieren entre si para crear canales más grandes, y como resultado hay menos

resistencia al flujo de aire.

¿CÓMO SE PUEDE UTILIZAR LA ZEOLITA PARA CONTROLAR LOS

CONTAMINANTES DEL AIRE? 

Se pueden elaborar las zeolitas hidrofóbicas por medio de: controlar la proporción de silicio a

aluminio, “dealuminizando” la zeolita. Los diferentes tipos de zeolita tienen ventanas de 0.3 a 3.0

nanómetros (3 a 30 Ångstroms), pero cualquier tipo específico tiene su propio tamaño de ventana

nominal. Un cambio en la relación Si/Al puede afectar el tamaño de ventana. Un intercambio de

iones puede también afectar el tamaño de ventana.

Actualmente se utiliza la zeolita hidrofóbica para concentrar los COV antes de destruirlos. Estos

concentradores se muestran esquemáticamente en la Figura 2. En esencia son adsorbedores de

oscilaciones de temperatura (temperature swings) con el lecho montado en un rotor, el cual se

regenera con cada rotación (de dos a cinco veces por hora). El flujo aire-vapor del diseño de un

vendedor es axial por los sectores en el rotor. El diseño de otro vendedor dirige el flujo airevapor radialmente hacia adentro por segmentos ubicados a lo largo del exterior del rotor. 

El costo y tamaño de un incinerador están relacionados al flujo de aire, y el flujo de aire del

concentrador al incinerador se reduce aproximadamente en 90%. Los ahorros mayores vienen de

la reducción del flujo de aire que pasa por el incinerador, lo cual reduce la cantidad de

combustible que se necesita para subir la temperatura del flujo de aire.
5

Debido a esto, la concentración de los COV también se incrementa por un factor de

aproximadamente diez, al igual que el “valor de calentamiento” (heating value) de los COV. De

esta manera, el concentrador se utiliza para reducir el tamaño y costo del incinerador que se usa

para destruir los COV, y para reducir la cantidad de combustible que debe agregarse para obtener

con seguridad la eficiencia destructiva completa del incinerador. 

Por seguridad, el nivel de COV una vez concentrado, debe mantenerse por debajo de la cuarta

parte del Límite Inferior de Explosividad (LIE); por lo tanto, la concentración a la entrada al

concentrador no debe ser mayor a aproximadamente 500 partes por millón (ppm). Típicamente,

la concentración a la entrada es solamente de unos cuantos cientos de ppm. Tomando esto en

cuenta, se debería utilizar el concentrador para concentraciones de COV entre los niveles que son

económicos para el adsorbedor de lecho fijo y el condensador 

Si se utiliza un incinerador con tales niveles de COV sin concentrarse el COV, debe agregarse

mucho combustible debido a que el valor de calentamiento del COV es muy bajo antes de

concentrarse. Por medio de la concentración del COV, el valor de calentamiento se incrementa y

menos combustible debe añadirse. El costo global de la destrucción del COV es de $1.000 a

$3.000 dólares por tonelada, según Munters ZEOL. Los costos más altos pertenecen a las

concentraciones más diluidas. 

Las zeolitas hidrofóbicas pueden ser muy eficientes para adsorber y desorber COV, como se

muestra en el informe “Sorption and Diffusion of VOC on Hydrophobic Zeolites” Paper 83f,

1996 Annual Meeting, American Institute of Chemical Engineers.” Las zeolitas se pueden

utilizar con un rango de temperatura más grande que el del carbón, y son superiores a éste como

adsorbente.

Cuando están fríos, los motores que usan gasolina emiten COVs en sus gases de escape. La

zeolita hidrofóbica es utilizada en los convertidores catalíticos para adsorber estos COV. Cuando
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el motor se calienta y los gases calientes desorben los COV de la zeolita, la zeolita hace entonces

el papel de catalizador para la oxidación de los COV. La zeolita no se altera por los 1.000 F de

temperatura que alcanzan los gases de escape. 

Los motores diesel tienen un problema enteramente diferente. Emiten óxidos de nitrógeno (NOx)

los cuales pueden ser reducidos catalíticamente a nitrógeno y oxígeno (como en el aire limpio) por

medio de una zeolita con intercambio de cerio que utiliza urea o amoníaco como agente reductor.

La separación de bióxido de carbono de los gases de escape fue investigado en Corea (Industrial

Engineering Chemical Research, 1995, 34, pp. 591-598). Los autores descubrieron que la

zeolita 13X era superior a un “carbón absorbente” en un sistema “con oscilaciones de presión”

(pressure swing). Puesto que el bióxido de carbono es un gas de invernadero que se asocia con el

calentamiento global de la Tierra, esto puede ser muy importante para reducir tales emisiones. 

Otra zeolita denominada Chabazite, ha sido utilizada como un tamiz molecular para remover

bióxido de azufre de los gases de escape. Los óxidos de azufre también son producto del

procesamiento de algunos minerales. Los óxidos de azufre son constituyentes de la lluvia ácida. 

La reducción de tales emisiones podría tener un efecto profundamente beneficioso sobre el medio

ambiente. 

La zeolita natural Clintoptilolite puede remover amoníaco de aguas residuales. Se ha utilizado

para controlar el amoníaco de la orina en camas para gatos (kitty litter) y en los establos de

caballos. Se utiliza además para adsorber los COV que causa malos olores por humedad y

hongos, y en alfombras. Se regenera con la luz del sol y el aire limpio. Hay que destacar que la

zeolita se puede utilizar también para catalizar la oxidación de hidrocarburos en la presencia de

luz. Sin embargo, puede ser muy selectiva en estas reacciones según CHEMTECH, 1996, 26(6), 

24-30 American Chemical Society.

¿TIENE LA ZEOLITA UN USO FUERA DEL CAMPO DE CONTROL DE

CONTAMINANTES DEL AIRE?

En una sola palabra, SI. En el tratamiento de desechos radiactivos, la zeolita se utiliza para

remover el cesio y el estroncio radiactivos de las aguas residuales. Como la zeolita es

impermeable hasta a niveles altos de radiación, se usa para intercambiar y atrapar estos iones. Es

capaz de remover estroncio radiactivo a una concentración de 1 microgramo por litro mientras el

sodio esté presente a 150.000 veces esta concentración. En esta aplicación la zeolita está en

forma de polvo o del tamaño de granos de arena, la cual es entonces agregada al concreto como

relleno. El concreto a su vez se deposita en tambores para su disposición. Se considera que este

método de disposición es impermeable a la lixiviación de agua salada, y por tanto se pueden

disponer los desechos radiactivos en un confinamiento o en el fondo del océano. 

La zeolita se ha utilizado para suavizar agua. Cuando se pasa agua dura por un lecho de zeolita,

se intercambian los iones del calcio y magnesio, evitando que formen jabones insolubles que se

ven como “residuos de jabón.” La zeolita puede regenerarse pasando agua salada a través de ella.

Los cloruros de los iones intercambiados son solubles en el agua y por tanto su disposición es
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fácil. Debido a que el agua acídica cruda ataca a las zeolitas naturales, ahora se utiliza materiales

más resistentes, aunque por décadas se usó la zeolita hidrofílica. 

Los constituyentes base de los detergentes, también suavizan el agua, aunque no sufren tal ataque

debido a que se utilizan solamente una vez. La zeolita se utiliza como “constructor” y reemplaza

la mayor parte del tripolifosfato de sodio, el cual fue muy utilizado anteriormente y que resultó ser

nocivo al medio ambiente. Aquí también la zeolita remueve los iones de calcio y magnesio del

agua. Setecientos millones de toneladas de zeolita por año se utilizan de esta manera. La zeolita

pulverizada no tiene efectos nocivos en el medio ambiente salvo el de ser un polvo molesto de vez

en cuando. 

El uso de catalizadores de zeolita en el “craqueo catalítico” (catalytic cracking) en las refinerías

de petróleo dependió del descubrimiento de una zeolita con ventanas grandes que fuera

hidrofóbica. Los investigadores Charles J. Plank y Edward J. Rosinski inventaron tal zeolita y su

síntesis. Los catalizadores de zeolita ahora reducen nuestro consumo de petróleo importado por

$8 a $16 mil millones de dólares por año. Hay que agregar a estos ahorros la reducción en las

emisiones de bióxido de carbono de las reducciones en la demanda energética de las refinerías. 

Investigadores de la University of the West Indies están investigando utilizar la zeolita para

producir gasolina a partir de etanol. Nueva Zelandia ya utiliza la zeolita como catalizadora para

producir un gran porcentaje de su combustible para autos a partir de metanol, debido a que no

cuenta con reservas de petróleo. 

La zeolita se utiliza para secar aire comprimido. Funciona como desecante para adsorber

humedad. Puede retener hasta una cuarta parte de su peso en agua sin un incremento significativo

en la presión de vapor.

La zeolita también se utiliza en los refrigeradores para resecar el refrigerante. Esto previene la

formación de cristales de hielo que pudieran obstruir el flujo y las válvulas.

Los fertilizantes de lento desprendimiento utilizan la zeolita para controlar su emisión al suelo. 

Las bacterias en el suelo convierten la urea a amoníaco. La Clintoptilolite adsorbe el amoníaco, y

previene que las bacterias del suelo lo conviertan a nitrato. La lixivación subsiguiente del

amoníaco permite que esta nitrificación ocurra a lo largo de un período de meses. De otro modo,

los nitratos acumulados se enjuagarían del suelo y contaminarían tanto las aguas 

subterráneas como las superficiales. 

La zeolita se utiliza para separar el nitrógeno del oxígeno del aire. La leve diferencia en tamaño

entre una molécula de nitrógeno y una molécula de oxígeno, junto con la polarización y una

zeolita adecuada, permite que el oxígeno pueda ser adsorbido selectivamente del aire. Se deja

escapar el nitrógeno, para después desorber el oxígeno. Esta técnica se usa para generar oxígeno

para las tripulaciones de aviones, procesos industriales y en los acuarios. 

Se han sintetizado las zeolitas en forma de membrana, lo cual permite su uso como tamices

moleculares. Los tamices moleculares dejan pasar las moléculas para las cuales tienen afinidad, y
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que son más pequeñas que su tamaño de poro (ventana). Se está utilizando esta propiedad para

los transductores químicos en las mezclas donde las especies moleculares sean conocidas. Si una

molecula de diámetro conocido pasa por el transductor y causa una respuesta del mismo, la

respuesta puede ser calibrada a la concentración de la especie molecular conocida. Así, tenemos

ahora transductores que detectan la concentación química sin necesidad de una reacción química.

Similarmente, la Universidad de Greenwich en Londres, Inglaterra ha desarrollado una zeolita que

se utiliza como un tamiz molecular que deja pasar las moléculas de agua -- pero no permite el

paso de COV. Esta es una zeolita hidrofílica, la cual se halla en forma de una membrana delgada

que debe dejar que las moléculas de agua se adsorba/desorba y de este modo pasar por la

membrana. Se puede producir esta zeolita con un tamaño de poro de 0,42 nanómetros. Se la

utiliza como tamiz molecular para remover el agua de la muestra sin ninguna pérdida de COV. 

¿QUÉ DEBERÍAMOS ESPERAR EN EL FUTURO?

Ahora que se puede formar la zeolita en granos que permiten el libre flujo de aire, veremos que la

zeolita reemplaza al carbón en los adsorbedores de lecho fijo en los EEUU. Esto ya ha ocurrido

en Europa. Hay una razón para que esto ocurra. El carbón (o los metales en o sobre el) catalizan

la oxidación de COV, y esto ha provocado incendios en los lechos de carbón. Esto no pasaría

necesariamente en un lecho de zeolita, y aunque ocurriera un incendio en el lecho, solamente el

COV se quemaría. La zeolita también tiene un isotermo de adsorción no-lineal, lo cual

incrementa la adsorción a bajas concentraciones de COV. Esto permite eficiencias de remoción

de 99% para la zeolita mientras que el carbón tendría una eficiencia de 95%. El carbón tiene la

ventaja en eficiencia solamente a las concentraciones más altas. Además la zeolita se regenera

más completamente que el carbón. 

La catálisis ocurre cuando un monómero, como el estireno, se adsorbe por el carbón y luego se

desorbe por medio de vapor. Esto deja un “talón” de monómero polimerizado en el carbón en un

sistema de oscilaciones térmicas (thermal swing) regenerado por vapor. El uso de un lecho de

zeolita regenerado por vacío (véase la Figura 3) podría extender la vida útil del lecho, recuperar el

estireno y tal vez hacer que el uso de la zeolita sea economicamente atractivo.

Cuando se utilice la zeolita comunmente en los adsorbedores de lecho fijo en los EEUU, podemos

esperar que se utilice la adsorpción selectiva basada en el diámetro molecular. Esto se haría

posible por adsorbedores en cascada de diferentes zeolitas, como se muestra en la Figura 4. Cada

adsorbedor en esta cascada adsorbería un rango de diámetros moleculares. Al seleccionar la 
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zeolita basándose en el tipo y tamaño de poro, cada COV se puede recuperar con una pureza al 

menos comparable a la de grado comercial -- si tan solo se recupera un COV por cascada en el

absorbedor. Así, el COV recuperado podría servir para recuperar la inversión y ayudar a pagar el

costo de operación del sistema de adsorpción. Sabemos que algunos COV son transformados a

otros isómeros por la acción catalítica de algunas zeolitas. Si este es el caso con su COV,

entonces la planta puede vender el isómero, o utilizar el nuevo isómero en vez del anterior, o

cambiar el tipo de zeolita que se utiliza. 
10

¿QUÉ MÁS NECESITAMOS SABER?

Necesitamos saber (1) cuál es el tamaño de ventana efectivo para las diferentes zeolitas con 

diferentes átomos de intercambio, y (2) cual es el diámetro molecular efectivo para cada COV.

Con este conocimiento, podemos enlistar los COV que pueden pasar por las ventanas y alcanzar

el área de adsorción. Debemos saber también la temperatura y presión críticas para la reacción

catalítica para cada COV con cada zeolita (así como para los tipos de carbón). La temperatura y

presión críticas podrían ser curvas, con un valor para la polimerización, y otro para la oxidación. 

Con el uso de estos tipos de información, podemos diseñar el sistema de adsorción para evitar o

utilizar estas reacciones.

Algunos de estos datos ya están disponibles en el Internet y en las bibliotecas. Sin embargo,

frequentemente estos datos no se encuentran en una forma útil para las personas que diseñan tales

sistemas. Por ejemplo, los tamaños cristalográficos de poros disponibles son actualmente

diferentes del tamaño efectivo de poro para las moléculas de COV. Esta informacion debe ser

difundida mas apliamente en una forma adequada para el uso de los ingenieros. 

REFERENCIAS:

Este documento se basa en la información de las siguientes fuentes:

(Se presenta la dirección de Internet donde se puede obtener el documento.)

Chemistry Department, University of Manchester Institute of Science and Technology,

Manchester, England, UK 

trigger.ch.umist.ac.uk:808/zeolite/web/allchaps.htm

Department of Chemical Engineering, Worcester Polytechnic Institute, Worcester. MA

otis.msfc.nasa.gov/MSAD/scirev/sacco.html

Moulinex Marketing, Mumbai, India

www.bjmoulinex.com/mol.htm

Philip Schmidt and David Price, Center for Energy Studies, University of Texas, Austin, TX

www.me.utexas.edu/~prep/mwr.html

California Institute of Technology, Dr. Mark Davis

www.aiche.org/docs/chapterone/zeolites.htm

University of Illinois at Chicago

www2.uic.edi/~rpeddi3/zeolites/zeolites.html

Chemical Engineering and Materials Science, University of Minnesota, Minneapolis, MN

www.cems.edu/~zeolites/
11

Zeolyst International

zeolyst.com/faq.html

Technical Transfer Information Partnerships, U. S. Geological Survey

www.usgs.gov/tech-transfer/factsheets/94-066b.html

Laboratorie for Kristallographie ETH, Zurich, Switzerland

kristall.erdw.ethz.ch/research/zeolite_group

Research Foundation of State University of New York

imr.chem.binghamton.edu/labs/zeolite.html

Axel Brunger’s Research Group, Yale University, Hew Haven, CT

www-iza-sc.csb.yale.edu/IZA-SC/Atlas

Agricultural and Biological Research Group, Katholich Universiteit, Leuven, Belgium

www.agr.kuleuven.ac.be/pers/tomr/zeostruc.htm

Department of Chemical Engineering, Cambridge University

www.cheng.cam.ac.uk/~jah1015/zeolites.html

Oxford University, Chemistry Department

www.chem.ox.ac.uk/mom/zeolite.html

Dr. Daniel Resasco, School of Chemical Engineering and Materials Science

University of Oklahoma www.ou.edu/catalysis

Ph.D. Project of the OSPT - Delft

www.ct.utwente.nl/~ospt/minipost96/tud/wijnand.html

Pollution Online

news.pollutiononline.com/industry-news/ind02289704.html

Zeolite Membrane Passes Only Water 

Filtration & Separation, October 1997, p. 814

Air and Waste Management Association:

Paper 96-RA106.05, Adsorption of VOCs on Zeolite

Paper 96-RA106.02, Microwave Regeneration of VOC Adsorbents

CHEMTECH, The American Chemical Society

acsinfo.acs.org/hotartcl/chemtech/96/jun/zeo.html

Department of Chemical Engineering, California Institute of Technology

www.che.caltech.edu/research/catalysis.html
12

Zeolite (a commercial page for clintoptilolite)

www.gtamart.com/mart/products/zeolite

University of the West Indies, Mona, Jamaica

wwwchem.uwimona.edu.jm:1104/lectures/synfuel.html

Munters ZEOL, Amesbury, MA

1996 AIChE Annual Meeting, Session 83, Paper 83f, Sorption and Diffusion of Volatile Organic

Compounds on Hydrophobic Zeolites, M. Chandak and Y. S. Lin, University of Cincinnati

Zeotech, Arlov, Sweden