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Junta de Andalucía AGR5969 Ministerio de Ciencia e Innovación AGL2010-21210

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Las arcillas de la familia de las esmectitas representan un grupo de minerales constituidos por filosilicatos, cuyas propiedades físico-químicas dependen de su estructura y del tamaño de grano, muy fino (menor a 2 pm). Una propiedad peculiar de estas estructuras es que presentan sustituciones isomórficas que permiten sustituir al átomo de silicio (Si), situado en el centro de los tetraedros, por otro de menor carga, como el aluminio (Al3+); igualmente, se puede reemplazar el aluminio de las capas octaédricas por otros elementos (Mg2+, Mn2+, Fe2+), generando así un exceso de carga negativa en la estructura (carga interlaminar), la cual necesita atraer a otros cationes de intercambio para compensarse, por ejemplo Na+, K+, Ca2+ o moléculas polares como el agua, lo que le proporciona propiedades superficiales de acidez e intercambio iónico tan importantes que a ellas se deben mayormente las propiedades catalíticas de las arcillas. El proceso de pilaramiento de una arcilla, especialmente la bentonita, es una forma de modificar estructuralmente la arcilla y consiste en compensar la carga interlaminar con grandes hidroxicationes poliméricos y oligoméricos formados por la hidrólisis de sales metálicas (por ejemplo, de Al, Zr, Cr, entre otros). Estos grandes hidroxicationes se introducen en la interlaminar, separándola y manteniéndola a grandes espaciados. A continuación, se calcinan para formar los clusters de oxihidroximetales que se denominan pilares, los cuales se fijan a las láminas de la arcilla impidiéndolas colapsar. A estas arcillas modificadas se las conoce en la literatura como PILC's (pillared interlayer clays). Las bentonitas, en particular, constituyen materiales de interés en Perú por su fácil disponibilidad y abundancia. En el capítulo 1 se hace una descripción estructural de las arcillas, sus modificaciones estructurales y sus principales propiedades físico-químicas. En el capítulo 2 se resume los principales métodos de preparación de las arcillas modificadas, así como también se dan a conocer las estructuras de los agentes pilarantes más utilizados. Por último, en el capítulo 3 se dan a conocer las múltiples aplicaciones de las arcillas modificadas en catálisis y en el capítulo 4 se detalla su aplicación como adsorbente en la retención de contaminantes. Trabajo de suficiencia profesional

Las arcillas de la familia de las esmectitas representan un grupo de minerales constituidos por filosilicatos, cuyas propiedades físico-químicas dependen de su estructura y del tamaño de grano, muy fino (menor a 2 µm). Una propiedad peculiar de estas estructuras es que presentan sustituciones isomórficas que permiten sustituir al átomo de silicio (Si), situado en el centro de los tetraedros, por otro de menor carga, como el aluminio (A1(3+)); igualmente, se puede reemplazar el aluminio de las capas octaédricas por otros elementos (Mg2+, Mn2+, Fe2+), generando así un exceso de carga negativa en la estructura (carga interlaminar), la cual necesita atraer a otros cationes de intercambio para compensarse, por ejemplo Na+, K+, Ca2+ o moléculas polares, como el agua, lo que le proporciona propiedades superficiales de acidez e intercambio iónico, tan importantes que a ellas se deben mayormente las propiedades catalíticas de las arcillas. El proceso de pilaramiento de una arcilla, especialmente la bentonita, es una forma de modificar estructuralmente la arcilla y consiste en compensar la carga interlaminar con grandes hidroxicationes poliméricos y oligoméricos formados por la hidrólisis de sales metálicas (por ejemplo de Al, Zr, Cr, entre otros). Estos grandes hidroxicationes se introducen en la interlámina, separándola y manteniéndola a grandes espaciados. A continuación se calcinan para formar los clusters de oxihidroximetales que se denominan pilares, los cuales se fijan a las láminas de la arcilla impidiéndolas colapsar. A estas arcillas modificadas se las conoce en la literatura como PILC's (pillared interlayer clays). El objetivo del presente trabajo es recopilar las investigaciones realizadas en los últimos años y mostrar las principales aplicaciones tecnológicas de las arcillas pilaradas, tanto en adsorción como en catálisis. Este artículo pretende difundir las variadas aplicaciones de las arcillas modificadas en catálisis heterogénea, especialmente en reacciones de hidrogenación y combustión catalítica. Su singular estructura laminar y la posibilidad de introducir diversos hidroxicationes entre las capas laminares permite desarrollar catalizadores con fase activa estable y con gran superficie de contacto. Las bentonitas, en particular, constituyen materiales de interés en Perú por su fácil disponibilidad y abundancia. Clay-type smectites are an important group of minerals, composed from different crystal compounds, mainly filosilicats whose physicochemical properties are depending from their structure and their very thin grain size (less than 2 µm). An important property of these structures is the ability to exchange the silicon atom (Si) positioned in the center of tetrad by aluminum (Al3+) or in analogy the replacement of Al in the octaedric positions by lower charge elements as Mg2+, Mn2+, Fe2+, causing a positive charge lack or a negative charge excess from one of oxygens in the octahedron which is compensated by attraction of interchange cations of the structure as Na+, K+, Ca2+ or polar molecules, water for instance, which provide surface properties as acidity and ion exchange. Mainly, these features are claimed to be responsible of catalytic properties of clays. The process of pillaring of clay, particularly the bentonite, consists in the chargecompensation cation in the interlamellar space of the parent clay with bulky inorganic polyoxocations formed by hydrolysis of some metal salts. Upon calcination these polyoxocations undergo limited structural transformations and are converted to metal oxyhydroxide clusters, named pillars that keep the clay layers apart thus preventing their collapse. These modified clays are named PILC's (pillared interlayer clays). The purpose of this work is to compile the main scientific contributions in the last years and show the main technological applications of modified clays (adsorption and catalysis) in the literature. This paper shows the multisided applications of modified clays in heterogeneous catalysis particularly in the reactions of hydrogenations and catalytic, combustion. Their specific lamellar structure and the possibility of introduce some hydroxications between the layers allow to develop catalysts with high stable active phase and high contact specific surface. Particularly, the bentonites are material of interest in Peru for their easy reachness and abundance.