Orientador: Renato Sprung / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-23T14:00:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_RitadeCassiadosSantos_M.pdf: 3991266 bytes, checksum: dd9fe15e34bf05c87c18a2281970d1f6 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Este trabalho reporta a remoção de cromo hexavalente de soluções aquosas, utilizando como adsorventes as argilas aniônicas tipo hidrotalcita, nas formas carbonato, calcinada, cloreto e nitrato.A síntese da hidrotalcita na forma carbonato foi realizada segundo o método da coprecipitação dos cátions presentes no Mg(N03)2 e AI(N03)3 sobre uma solução básica de NaOH e Na2C03. O produto obtido foi caracterizado por meio de análises químicas, difração de raio X, análises termogravimétricas e de infravermelho. As análises químicas e termogravimétricas nos indicam a composição da hidrotalcita obtida como Mg 0,73 Al0,27(OH)2(C03)0,135.0.55H20. A hidrotalcita caracterizada foi testada como um adsorvente na remoção de Cr(VI) de soluções aquosas. Foi usado um reator isotérmico tipo batelada com agitação constante de 200 rpm, com o objetivo de avaliar os efeitos do pH inicial da solução (2 e 4.5-5), tamanho da partícula (30 a 400 mesh), concentração inicial de cromo (50 e 500 ppm), temperatura de remoção (5, 25, 40 e 50°C) , influência de outros íons que não o cromato (Cr, N03- e SOl) . Foi. verificado ainda, o efeito memória, ou seja, a capacidade de reconstrução da estrutura de uma hidrotalcita calcinada a diferentes temperaturas (400,500,600, 700 e 800°C) através do Cr(VI) presente em solução. A obtenção das formas cloreto e nitrato se deram pela reconstrução da hidrotalcita calcinada a 500°C com cloreto e nitrato, respectivamente. Nos testes de remoção de Cr(VI) foram acompanhados a variação do teor de Cr(VI) e do pH da solução com o tempo, e posteriormente determinadas as isotermas. Os resultados da adsorção a valores de pH abaixo de 5,0, indicam que a remoção do Cr(VI) da solução é facilitada, mas a hidrotalcita torna-se solúvel, impossibilitando a sua utilização nessa condição. O tamanho da partícula provoca uma variação na taxa de remoção do cromo no início da adsorção, embora não exerça influência sobre o equilíbrio da adsorção. A presença de outros íons em solução podem dificultar ou facilitar a remoção de Cr(VI), dependendo da sua carga, tamanho e afinidade pelo sítio. Os íons cloreto e nitrato não alteram a quantidade final de cromo removida, mas os íons sulfato diminuem essa quantidade,' o que é resultante da competição entre os íons sulfato e os íons formados pelo Cr(VI). Tanto a hidrotalcita na forma calcinada como as formas cloreto e nitrato apresentam uma elevada capacidade na remoção de cromo hexavalente de soluções aquosas se comparada com a forma original (carbonato), sendo a forma calcinada a 500°C a que apresentou maior eficiência na troca, mesmo com cinética mais lenta que as formas cloreto e nitrato. Uma elevação na temperatura de calcinação reduz a quantidade final removida e toma a taxa de remoção mais lenta. A elevação na temperatura de adsorção provoca uma aceleração na taxa de remoção de Cr(VI), efeito mais pronunciado na forma calcinada que nas formas cloreto e nitrato / Abstract: The present work reports Cr(VI) removal from aqueous solutions using calcined and uncalcined hydrotalcite type anionic clay. The synthesis of the hydrotalcite was done by coprecipitation of the cations Mg2+ and Al3+ in a basic solution of NaOH and Na2C03. The product was characterized by chemical, thermogravimetric and infrared analysis as well as by X-Ray diffraction. The chemical and thermogravimetric analysis showed the composition ofthe obtained hydrotalcite to be 27(0H)2(C03)O.135.0.55H2O. An isothermic batch reactor was used for evaluating the effect of initial pH of the solution, particle size, initial chromium concentration, adsorption temperature, and the presence of ions other than chromate on chromium removal. The capacity of reconstruction of the structure of the calcined hydrotalcite at different temperatures by chromium in solution was studied. The Cl- and N03- forms were synthesized by reconstruction ofthe calcinated hydrotalcite at 500°C using NaCI or NaN03 solutions, respectively. In the tests of chromium removal, the variation of the chromium concentration and the pH of the solution was followed in time, and then isotherms were obtained. Results ofthe adsorption of chromium at pH under 5.0 showed that the chromium removal from the solution is better than at higher values of pH, but the hydrotalcite becomes soluble at that condition. Reduction ofthe particle size caused a decrease in the rate of chromium removal in the beginning of the experiment, but hed no effect on the equilibrium state. The presence of ions in solution other than Cr(VI) increased or decreased the chromium removal, depending on the charge, size and affinity by the site. Monovalent ions as Cl- and N03' did not change the amount of chromium removal, but the divalent (SO4)2-. ions did compete with the Cr(VI) ions. The hydrotalcite in the calcined form as well as the chloride and nitrate forms showed a high capacity for Cr(VI) removal from aqueous solution if compared with the original carbonate form. The form calcined at 500°C showed the highest efficiency, but had a lower Cr removal rate than the chlorite and nitrate forms. An increase in the temperature of calcination decreased the final quantity removed and yielded a lower kinetic of adsorption. Higher temperatures of adsorption resulted in better rates of chromium removal. This effect was larger for the calcined forms than for the chloride and nitrate forms / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Renato Sprung / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T02:54:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CabreraNavarrete_MariaElia_M.pdf: 3344261 bytes, checksum: 3f787c711885e556b48789f43d9ec563 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Materiais do tipo hidrotalcita Mgo,666(Al,Cr)O,334(OH)2(C03)O,167.yH2O, foram sintetizados, calcinados, caracterizados e testados na conversão catalítica de etanol em fase vapor. A síntese foi realizada pelo método de co-precipitação com substituição de alumínio por cromo nas proporções de O, 10,20,50 e 100%. Todos os materiais mostraram diftatogramas característicos de hidrotalcitas. As áreas superficiais incrementaram-se com o aumento do teor de cromo de 79 até 250 m2/g. A calcinação das hidrotalcitas com O a 50% de cromo entre 500° e 650°C resultou na formação de soluções sólidas com estrutura de óxido de magnésio. O material com 100% de cromo transformou-se em cromato de magnésio quando calcinado a 500°C e em cromita de magnésio quando calcinado a 650°C. As áreas superficiais dos materiais calcinados variaram entre 90 e 382 m2/g . Os materiais não contém microporos. Os ensaios catalíticos foram realizados num reator de leito fixo a pressão atmosférica e 350°C, utilizando uma mistura reagente etano1lN2 na proporção de 1:2. Os compostos identificados foram n-butanol, éter etílico, acetaldeido, etileno, butiraldeido, acetato de etila e crotonaldeido. A substituição de alumínio por cromo inibiu a formação de éter etílico e etileno, decorrentes da desidratação do etanol, e favoreceu a formação de acetaldeido por desidrogenação. A substituição de 10% a 20% de alumínio por cromo na hidrotalcita MgAl favoreceu o rendimento global de n-butanol, que foi máximo para o material com 10% de cromo calcinado a 650°C. A conversão total de etanol aumentou com a substituição de 10% de alumínio por cromo na hidrotalcita MgAl e depois reduziu-se progressivamente com o aumento do teor de cromo. As maiores conversões foram obtidas com os materiais calcinados a 650°C / Abstract: Hydrotalcite-like compounds Mgo,666(Al, Cr )0,334( OH)Z(CO3 )0,167. yHzO,were synthesized, calcined, characterized, and tested in the catalytic vapour phase conversion of ethanol. The synthesis was performed by co-precipitation and by replacing aluminium by chromium in the proportion of O, 10, 20, 50 and 100%.. AlI ofthe synthesized materiaIs showed diffiatograms characteristic of hydrotalcites. The superficial areas increased with the amount of chromium ITom 79 to 250 mZjg. The calcination of hydrotalcites with O to 50 % of chromium at 500 and 650°C yielded solid solutions with the magnesium oxide X-ray diITaction pattem. The material with 100% of chromium yielded magnesium chromate when calcined at 500°C, and magnesium chromite when calcined at 650°C. BET surface areas of the calcined materiaIs ranged ITom 90 to 382 mZjg. The materials contained no micropores. Catalytic tests were performance in a fixed bed reactor at atmospheric pressure and 350°C using a mixture of ethanolJNz in the molar proportion of 1:2. The identified compounds were n-butanol, ethyl ether, acetaldehyde, ethylene, butyraldehyde, ethyl acetate and crotonaldehyde. The replacement of aluminium by chromium, inhibed the formation of ethyl ether and ethylene, both ethanol dehydration products, and favoured the formation of acetaldehyde by dehydrogenation. The substitution of 100.10 to 20% of aluminium by chromium into the MgAl-hydrotalcite favoured the global yield of n-butanol, wich was maximum for the material with 10% of chromium calcined at 650°C. The total conversion of ethanol increased with the substitution of 10% of aluminium by chromium into the MgAl-hydrotalcite and then decreased continuosly with increasing percentages of chromium. The ethanol conversions for materiaIs calcined at 650°C were larger than those for materiaIs calcined at 500°C / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Renato Sprung / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-14T09:58:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CabreraNavarrete_MariaElia_D.pdf: 13508491 bytes, checksum: ed8e83647aa4fc77ef26b506eee4e91a (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Materiais do tipo hidrotalcita Mg1-x(Al,Cr)x(OH)2(CO3)x/2yH2O foram sintetizados por coprecipitação a partir de nitratos de magnésio, alumínio e cromo. Os sólidos foram calcinados, caracterizados e testados na conversão de etanol. Na preparação, alumínio foi substituído por cromo na hidrotalcita MgAl nas proporções de 0, 5, 10, 50, 80 e 100% e as frações de cátions trivalentes x foram de 0,20, 0,25 e 0,33. Os materiais mostraram difratogramas de raios-X característicos de hidrotalcitas. A calcinação a 650°C das hidrotalcitas com 0 a 80% de substituição de alumínio resultou em óxidos mistos com estrutura de MgO, e a de materiais com 100% de substituição, em cromita de magnésio. As áreas BET dos materiais calcinados diminuíram com os aumentos do teor de cromo e da fração x, variando entre 90 e 309 m²/g. Os materiais não contêm microporos. A adsorção de CO2 mostrou que a densidade de sítios básicos diminui com os aumentos do teor de cromo e de x. Os testes catalíticos foram realizados num reator de leito fixo, à pressão atmosférica e temperaturas de 300 a 375°C. Os principais produtos foram n-butanol, éter etílico, acetaldeído e etileno, além de quantidades menores de butiraldeído, crotonaldeído e acetato de etila. A substituição de alumínio por cromo inibiu a formação de éter etílico e favoreceu a formação de acetaldeído. A substituição de 5 a 10% de alumínio por cromo resultou nas maiores conversões de etanol e nos maiores rendimentos de n-butanol. A presença da água na alimentação de etanol diminuiu as conversões. A promoção de catalisadores com sódio inibiu as reações, especialmente as de desidratação. / Abstract: Hydrotalcite-type materials, Mg1-x(Al,Cr)x(OH)2(CO3)x/2yH2O, were synthesized by coprecipitation from solutions containing magnesium, aluminium and chromium nitrates, calcined, characterized and tested for the conversion of ethanol. Aluminum was substituted by chromium in MgAl-hydrotalcite in amounts of 0, 5, 10, 50, 80 and 100 mol% and x-values of 0,20, 0,25 and 0,33. Powder X-ray diffraction patterns of the synthesized materials were typical of hydrotalcites. Calcination at 650°C of materials with aluminum yielded mixed oxides with diffraction patterns typical of MgO, and of materials without aluminum, that of magnesium chromite. BET areas of calcined materials increased with increasing chromium contents as well as with increasing x-values, varying between 90 and 309 m²/g. No material contained micropores. CO2 adsorption showed decreasing base site density as either the chromium content or the x-value was increased. Catalysts were tested at atmospheric pressure and temperatures of 300 to 375°C in a fixed bed reactor. Diethyl ether, n-butanol, acetaldehyde and ethylene were the main reaction products; small amounts of crotonaldehyde, butyraldehyde and ethyl acetate were also present. The presence of chromium in the catalysts inhibited diethyl ether formation while favoring acetaldehyde formation. The substitution of 5-10 mol% of aluminum by chromium resulted in the highest ethanol conversions and the largest overall yields of n-butanol. Lower conversions were obtained when water was added into the ethanol feed. Promotion of catalysts with sodium decreased conversions, particularly of dehydration reactions. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química