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Síntese e caracterização de materiais catalíticos Ni-Mo/Al2O3 preparados pelo processo poliol / Synthesis and characterization of catalytic materials Ni-Mo/Al2O3 prepared by polyol-mediated synthesisSantos, Pedro Henrique Lopes Nunes Abreu dos 10 May 2019 (has links)
A demanda por combustíveis cada vez menos prejudiciais ao meio ambiente, leva à necessidade de desenvolvimento de processos industriais cada vez mais eficientes. No caso da produção de diesel, há uma crescente preocupação com a emissão de derivados do enxofre após a queima do combustível. Tais derivados são responsáveis, principalmente, pelo surgimento de chuvas ácidas. A tecnologia de retirada de enxofre dos combustíveis fósseis já está bem estabelecida na indústria, através de processos catalíticos conhecidos como hidrotratamento. O aprimoramento destes processos está intimamente ligado ao desenvolvimento de catalisadores cada vez mais eficientes. Visando o desenvolvimento de tais materiais, este trabalho apresenta a síntese de catalisadores Ni-Mo/Al2O3 para hidrodessulfurização no refino de petróleo, preparados a partir do método de síntese conhecido como processo poliol e posteriormente sulfetados in situ. A preparação destes catalisadores demonstrou que tal método de síntese favorece a formação do óxido misto de níquel e molibdênio em duas estruturas cristalinas distintas, ?-NiMoO4 e ?-NiMoO4. Normalmente, a formação destas fases não é muito explorada na literatura de catalisadores para hidrodessulfurização. Outro resultado muito interessante obtido a partir deste trabalho é em relação às propriedades texturais de tais catalisadores. Observa-se que, a partir do processo poliol, poucas alterações em termos de área específica e volume de poros dos catalisadores em relação à alumina adotada como suporte são esperadas. No entanto, testes catalíticos demonstraram que os resultados de conversão em termos de hidrodessulfurização da molécula modelo dibenzotiofeno foram insatisfatórios em comparação a um catalisador comercial. Acredita-se que este comportamento seja proveniente da formação do NiMoO4, que mitiga a ação promotora do níquel na estrutura do óxido de molibdênio. O presente trabalho demonstra a necessidade de maiores estudos em relação à aplicação das duas estruturas de molibdato de níquel frente às reações de hidrodessulfurização. / The demand for less harmful fuels to the environment leads to the necessity of developing more and more efficient industrial processes. In the case of diesel production, there is a growing concern about the emission of sulfur compounds after the fuel has been burned. Such compounds are mainly responsible for the emerging of acid rain. Sulfur removing technology for fossil fuels is already well established in the industry through catalytic processes known as hydrotreatment. The improvement of these processes is closely connected to the development of increasingly efficient catalysts. Aiming for the development of such materials, this study presents the synthesis of Ni-Mo/Al2O3 catalysts for hydrodesulfurization in petroleum refining, prepared from the synthesis method known as the polyol-mediated synthesis and after in situ sulfidation. The preparation of these catalysts has shown that such a synthesis method favors the formation of the mixed oxide of nickel and molybdenum in two distinct crystalline structures, ?-NiMoO4 and ?-NiMoO4. Normally, the formation of these structures is not much explored in the literature of hydrodesulfurization catalysts. Another really interesting result obtained from this work is in relation to the textural properties of such catalysts. It is observed that, from the polyolmediated synthesis, few changes in terms of specific surface area and pore volume of the catalysts in comparison with the alumina adopted as a support are expected. However, catalytic tests have shown that the conversion results in terms of hydrodesulfurization of the dibenzothiophene molecule model were unsatisfactory compared to a commercial catalyst. It is believed that this behavior comes from the formation of NiMoO4, which mitigates the promoting action of nickel in the structure of molybdenum oxide. The present work demonstrates the necessity for further studies regarding the application of the two nickel molybdate structures to the hydrodesulfurization reactions.
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Síntese de hidrotalcitas com amido de milho acidificado por ozônio como precursores de catalisadores para produção de biodiesel etílico. / Synthesis of hydrotalcites with ozone-acidified maize starch as precursors of catalysts for the production of ethyl biodiesel.Santos, Cibele Favoreto 23 May 2018 (has links)
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Previous issue date: 2018-05-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / RESUMO Pesquisa destinada a melhorar e gerar rotas de produção de biocombustíveis como fonte alternativa a combustíveis derivados do petróleo está se tornando mais frequente. Nesta área, desenvolver novas técnicas que facilitem, ou ajudem a otimizar processos como a transesterificação de óleos vegetais ganham espaço no meio científico. Óxidos provenientes de materiais semelhantes a hidrotalcitas pertencentes à família de argilas aniônicas foram estudados recentemente como um substituinte para catalisadores básicos na síntese de biodiesel. Para testar estes catalisadores, a síntese de materiais de hidrotalcita como (HDLs) com fórmula molecular MgxXAly (CO3)(OH)16.4H2O em diferentes proporções x / y foi realizada com substituição total de Na2CO3 por amido de milho e amido de milho acidificado pelo ozono. A síntese dos HDLs foi realizada pelo método de coprecipitação e os materiais secados pela técnica de pulverização e para gerar os óxidos estes precursores foram calcinados a 450 e 600 °C . A caracterização do HDLs foi realizada por difração de raios-X (XRD), espectroscopia vibracional (ATR-FTIR) e decomposição térmica (TGA) e dos óxidos por XRD, BET, adsorção de CO2 (basicidade) e n-butilamina (acidez) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As reações de transesterificação foram processadas por 12 horas a 120 ° C na proporção molar de óleo de soja /etanol (1/20) com 20% (m / m) de catalisador em relação à massa, e os produtos foram quantificados por GC-FID. Com a introdução de amido de milho ou amido de milho acidificado no sólido, características físico-químicas típicas de HDLs foram alteradas com base nos dados obtidos das caracterizações. Foi observado o aumento nas áreas superficiais dos óxidos (800m2 g-1) e nas propriedades de acidez e basicidade. Nos testes iniciais o precursor sem a presença de amido (3:1 Mg:Al) alcançou 36,1% de conversão. Embora o melhor resultado de conversão tenha sido alcançado a partir do sólido sem amido de milho, existe uma correlação interessante entre as atividades catalíticas e as propriedades físico-químicas dos sólidos com os materiais modificados e seus respectivos homólogos. Estudos suplementares buscando melhorar o rendimento destes óxidos foram realizados resultando com resultados próximos a 50% de rendimento de biodiesel. / Research to improve biofuel production routes as an alternative source of petroleumderived fuels has been matter of recent efforts. In this area, developing new techniques that facilitate or help optimize processes such as transesterification of vegetable oils have been gaining attention. Oxides from hydrotalcite-like materials belonging to the anionic clays family were recently studied as substitute for basic catalysts in the synthesis of biodiesel. In order to test these catalysts, the synthesis of hydrotalcite materials (HDLs) with molecular formula MgxXAly(CO3)(OH)16.4H2O in different x/y ratios was carried out with total substitution of Na2CO3 by corn starch and corn starch acidified by ozone. The synthesis of the HDLs was performed by the coprecipitation method and the materials dried by the spray technique and the oxides generated by calcination at 450 and 600 °C. The characterization of HDLs was performed by XRD, vibration spectroscopy (ATR-FTIR) and thermal decomposition (TGA) and the oxides by XRD, BET, CO2 adsorption (basicity) and nbutylamine (acidity), and scanning electron microscopy (SEM). The transesterification reactions were carried out for 12 hours at 120 °C in 1/20 molar ratio of soybean / ethanol with 20% (w/w) of catalyst and the products were quantified by GC-FID. With the introduction of corn starch or acidified maize starch into the solid, typical physico-chemical characteristics of HDLs were successfully modified based on the characterization data. It was observed the increase in the surface areas of the oxides (800 m2 g -1 ) and in the acidity and basicity properties. In catalytic assays the precursor without the presence of starch (3:1 Mg:Al) reached 36.1% conversion. Although the best conversion result has been achieved from the solid without cornstarch, there is an interesting correlation between the catalytic activities and the physico-chemical properties of the solids with the modified materials and their respective counterparts. Further studies to improve the yield of these oxides were performed resulting in results close to 50% biodiesel yield. / 380762/2016-1.
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Avaliação de catalisadores de NiO e MoO3, suportados em MCM-41, na obtenção de biodiesel de óleo de algodão. / Evaluation of NiO and MoO3 catalysts, supported in MCM-41, to obtain biodiesel from cotton oil.SILVA, Adriano Sant'Ana. 30 August 2018 (has links)
Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-08-30T14:53:05Z
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ADRIANO SANT'ANA SILVA - PPGEP TESE 2011..pdf: 12696755 bytes, checksum: 3f702ca1b940a9bb7e2fc2feb1499709 (MD5)
Previous issue date: 2011-04 / Capes / 0 biodiesel é um biocombustível proveniente de fontes renováveis, tais como óleos
vegetais e gordura animal, e que foi proposto como alternativa ao óleo diesel
derivado do petróleo. Normalmente, este biocombustível é obtido a partir do óleo de
soja, por meio da reação de transesterificação, a qual faz uso de catalisadores
homogéneos alcalinos que ao término da reação não são reutilizados e ainda
exigem matéria prima refinada e isenta de água. Diante disso, o uso de catalisadores
heterogéneos tem-se consolidado cada vez mais no meio académico e industrial
pela possibilidade do seu reuso e por permitir o uso de diferentes fontes lipídicas.
Ademais, a busca por fontes lipídicas de menor custo, como óleo de algodão, e que
não concorram com outros seguimentos industriais, como a indústria de alimentos,
tornou-se foco atual de diversas pesquisas. Sendo assim, o objetivo desta tese foi
sintetizar, caracterizar e avaliar os catalisadores suportados M0O3-MCM-41 e NiOMCM-41 nas reações de transesterificação e esterificação, etílica e metílica do óleo
de algodão, usando sistema reacional estático. O suporte MCM-41 foi obtido pelo
método de síntese a temperatura ambiente. Os catalisadores foram sintetizados pelo
método de dispersão física em três concentrações distintas (1, 3 e 5% em massa) e
foram caracterizados por DRX, FTIR, análise textural e EDX. Por meio de um
planejamento fatorial 23 avaliou-se os efeitos das variáveis independentes:
temperatura, razão molar de óleo: álcool e concentração de catalisador, sobre as
variáveis dependentes éster e de triacilglicerídeo, na reação de transesterificação.
Na reação de esterificação avaliou-se os efeitos destas variáveis sobre a conversão
dos ácidos graxos livres em éster. Os resultados de caracterização indicaram que a
fase hexagonal da MCM-41 foi obtida e que o procedimento de dispersão física dos
óxidos foi viável para síntese dos catalisadores em estudo. Nos testes catalíticos o
catalisador 5%Mo03-MCM-41 apresentou os melhores resultados para a
transesterificação etílica e metílica; e esterificação metílica, com conversão de cerca
de 53, 48,1 e 78,7%, respectivamente. Para a reação de esterificação etílica o
catalisador 3%Mo03-MCM-41 apresentou o maior conversão, cerca de 67,9%. O
catalisador NiO-MCM-41 não apresentou atividade catalítica nas reações estudadas.
A temperatura, de acordo com o planejamento experimental foi a variável de maior
influência nas reações de transesterificação e esterificação. As reações conduzidas
em sistema estático foram viáveis para a obtenção do biodiesel / Biodiesel is a biofuel produced from renewable sources such as vegetable oils and
animal fat, which was proposed as an alternative to petroleum diesel. Typically, this
biofuel is made from soybean oil, by transesterification with alkaline homogeneous
catalysts that at the end of the reaction are not reused and still require refined oil.
Thus, the use of heterogeneous catalysts has been increasingly in industry by the
possibility of its reuse and for allowing the use of different lipid sources. Furthermore,
the search for low cost lipid sources, such as cottonseed oil, has become the current
focus of several studies. Therefore, the objective of this thesis was to synthesize,
characterize and evaluate the catalysts M0O3-MCM-41 and NiO-MCM-41 in ethyl and
methyl, transesterification and esterification reactions of cottonseed oil, using a static
reaction system. The support MCM-41 was obtained by synthesis at room
temperature. The catalysts were synthesized by the method of physical dispersion in
three different concentrations (1, 3 and 5% in weight) and were characterized by
XRD, FTIR, EDX and textural analysis. Through a 23 factorial design the effects of
independent variables: temperature, molar ratio of oil: the percentage of alcohol and
catalyst on the dependent variables éster and triglycerides in the transesterification
reaction, were evaluated. In the esterification reaction the effects of these variables
on the conversion of free fat acid was evaluated. The characterization results
indicated that the hexagonal phase of MCM-41 was obtained and the procedure of
physical dispersion of the oxides was viable for the synthesis of the catalysts under
study. In the catalytic tests the catalyst 5%Mo03-MCM-41 showed the best results for
the methyl and ethyl transesterification and for methyl esterification, with conversion
of about 53, 48.1 and 78.7%, respectively. For the reaction of ethyl esterification, the
catalyst 3%MoC«3-MCM-41 showed the highest conversion, about 67.9%. The
catalyst NiO-MCM-41 showed no catalytic activity. The temperature, according to the
experimental design, was the variable that most influenced the reactions.
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Sínteses e caracterizações de TiO2 puro, dopado e co-dopado pelo método sol-gel e suas atividades fotocatalíticas / Syntheses and characterizations of pure, doped, and co-doped TiO2 by the sol-gel method and their photocatalytic activitiesAna Paula Nazar de Souza 30 April 2013 (has links)
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nanopartículas de dióxido de titânio vêm sendo extensamente empregadas como fotocatalisa-dores, já que são eficientes na degradação de diversos poluentes. Visando a obtenção de titâ-nias com diferentes propriedades, realizaram-se sínteses através do método sol-gel, a partir da hidrólise do tetraisopropóxido de titânio (IV) TIPP e seguindo-se os princípios da Química Verde, dispensando-se temperaturas e pressões elevadas. Foi estudada a influência de dife-rentes parâmetros, como: pH, solvente, razão molar álcool/TIPP e ordem de adição dos rea-gentes. Foram obtidas titânias na forma cristalina anatásio, nanométricas, com elevadas áreas superficiais específicas e predominantemente mesoporosas. Visando-se obter titânias com melhores propriedades óticas, isto é, capazes de sofrer a fotoativação pela luz visível, foram sintetizadas titânias dopadas e co-dopadas com os metais ferro e rutênio (Fe3+ e Ru3+) e o a-metal N (N3). A síntese desses materiais também foi realizada através do método sol-gel, sendo a dopagem realizada durante o processo de hidrólise. As amostras foram caracterizadas na forma de pó por difração de raios-X, adsorção-dessorção de nitrogênio, microscopia ele-trônica de varredura e espectroscopia de refletância difusa no UV-Visível. A titânia pura a-presentou como única fase cristalina o anatásio, quando calcinada até 400 C, com a presença de traços de brookita. A partir de 600 C, observou-se o aparecimento da fase rutilo, que em 900C foi a única fase encontrada na titânia. A dopagem com Ru3+dificultou a transformação de fase anatásio para rutilo, ao contrário da dopagem com Fe3+. O processo de co-dopagem acelerou a formação de rutilo, que se apresentou como única fase nas amostras calcinadas a 600 C. As titânias dopadas apresentaram uma leve diminuição na energia de bandgap, sendo os dopantes capazes de deslocar a absorção para o vermelho. Foram realizados testes fotoca-talíticos visando à degradação do azocorante Reactive Yellow 145 com lâmpada de vapor de mercúrio de 125 W a fim de se comparar as atividades fotocatalíticas das titânias puras, dopa-das e co-dopadas, calcinadas a 300C. De todas as titânias sintetizadas, a titânia pura foi a que melhor degradou o corante, tendo um desempenho semelhante ao do TiO2 P25, da Evo-nik / Titanium dioxide nanoparticles have been widely used as photocatalysts due to their efficien-cy in degrading a variety of pollutants. Aiming at obtaining titanium dioxides with different properties, several syntheses were performed using the sol-gel method, hydrolyzing titanium tetraisopropoxide (IV) TIPP and adopting Green Chemistry principles, avoiding high temperatures and pressures. The effect of different synthesis parameters, such as: pH, sol-vent, alcohol/TIPP molar ratio, and reagents addition order was assessed. Nanometric, mesoporous (mainly), anatase titanium dioxides with high specific surface area were obtained. Aiing at developing titanium dioxides with improved optical properties, that is, capable of undergoing photoactivation by visible light, doped and co-doped titanium dioxides with the metals iron and ruthenium (Fe3+ and Ru3+) and the nonmetal N (N3) were synthesized. Those materials were also synthesized by the sol-gel method, in which doping was carried out during the hydrolysis step. Samples were characterized in powder form by X-ray diffraction, nitrogen adsorption-desorption, scanning electron microscopy, and diffuse reflectance spec-troscopy in the UV-Visible range. Pure titania samples presented anatase as the sole crystal-line phase when calcined at 400C, with traces amounts of brookite. At 600C, it was ob-served rutile phase, which is the only one at 900C. Doping with Ru3+ impaired the trans-formation of anatase to rutile, while just the opposite happened with Fe3+. The reagents order during the synthesis proved to be a very important parameter to be observed , since the surface area increases significantly and the amount of macropores in the final product. All doped titanium dioxides presented a slight decrease in the bandgap energy (red shift). Photocatalytic tests were performed aimed at degrading of the azo dye Reactive Yellow 145 with a 125 W mercury-vapor lamp. The performance of pure, doped, and co-doped titanium dioxides, calcined at 300C was compared. Pure titanium dioxide showed the best results, with a simi-lar formance to EvoniksTiO2 P25
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HPAs em águas superficiais e efluente hospitalar: degradação por PAOs e desenvolvimento de métodos para determinação e identificação de subprodutos / HPAs in surface water and wastewater hospital: degradation by AOPs and development of methods for determination and identification of subproductsSilva, Daiane Skupin da 26 February 2016 (has links)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this study, was optimization an analytical method for identification and quantification method of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in surface water and hospital effluent samples. High Performance Liquid Chromatography with Fluorescence Detection (HPLC-FLD), assisted by Solid Phase Extraction (SPE) and Dispersive Liquid-Liquid Microextraction (DLLME), was used. For SPE, the use of organic modifiers was necessary owing to the low solubility of PAHs, and employed 20% of acetonitrile as such. Factorial design was applied and the best results were: pH 5 for the samples and washing water. The SPE method was validated in Chromabond® C18 ec cartridges and recoveries ranged from 92.0 to 100.2% (RSD 0.2 to 5. 0%). The highest concentrations of PAHs using SPE were found in surface waters from the water course crossing the UFSM Campus (5.4 to 21.5 μg L-1). Using DLLME optimized by design of experiments, the best conditions were: pH 7, 0.2 mol L-1 NaCl, 100 μL of extractor solvent (carbon tetrachloride) and 500 μL of disperser solvent (acetone). The DLLME method was validated, providing recoveries ranging from 77.2 to 100.6% (RSD 0.9 to 10.2%) for surface water and 72.7 to 100.3% (RSD 1.9 to 8.9%) for hospital effluent samples. Using DLLME, the highest concentrations of PAHs were found in surface water samples (3.2 to 19.7 μg L-1). Employing both SPE and DLLME, the concentration of anthracene and pyrene were below the limit of quantification in all sampling points. By the environmental risk assessment naphthalene, 1-methylnaphthalene and phenanthrene showed moderate environmental risk. High environmental risk was found for fluorene, anthracene and pyrene. Heterogeneous photocatalysis and ozonation was examined as remediation method. A jacketed stirred tank reactor and ultraviolet irradiation were used for photocatalysis with TiO2 supported on polydimethylsiloxane. Owing to the low solubility of PAHs, it was necessary the addition of acetonitrile to the solutions (5% in aqueous solution, and 10% in surface water and hospital effluent). A factorial design was applied and the best rates of degradation was set as pH 9 and 35 °C (aqueous solution), and pH 7 and 30 °C (surface water and hospital effluent). First order kinetics was observed for photocatalytic degradation of PAHs in aqueous solution, and, zero order, in hospital effluent and surface water. The photocatalytic degradation subproducts were identified for anthracene, phenanthrene and naphthalene by GC-MS and the fragmentation routes were proposed. Semi-batch column type reactor was used by the ozonation. The best degradation rates of the analytes, in aqueous solution and in real samples, were observed at pH 9. The ozonation kinetics showed a first-order reaction for all samples and degradation times ranging from 5 to 15 minutes. / Neste trabalho fez-se a otimização de método analítico para identificação e quantificação de Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) em amostras de águas superficiais e efluente hospitalar. Empregou-se Cromatografia Líquida de Alta Eficiência com detecção por Fluorescência (HPLC-FLD), Extração em Fase Sólida (SPE) e Microextração Líquido-Líquido Dispersiva (DLLME). Para a SPE, investigou-se o uso de modificadores orgânicos, devido a baixa solubilidade dos HPAs, e empregou-se 20% de acetonitrila como tal. Aplicou-se planejamento fatorial e os melhores resultados foram: pH 5 para amostras e água de lavagem. O método de SPE foi validado em cartuchos Chromabond® C18 ec e as recuperações variaram de 92,0 a 100,2% (RSD 0,2 a 5,0%). As maiores concentrações de HPAs, com SPE, foram em amostras de águas superficiais do córrego do Campus da UFSM (5,4 a 21,5 μg L-1). Para a DLLME, otimizada por planejamento de experimentos, as condições ótimas foram: pH 7, 0,2 mol L-1 de NaCl, 100 μL de solvente extrator (tetracloreto de carbono) e 500 μL de solvente dispersor (acetona). O método de DLLME foi validado e as recuperações variaram 77,2 a 100,6% (RSD de 0,9 a 10,2%) para amostras de água superficiais e, de 72,7 a 100,3% (RSD de 1,9 a 8,9%), para amostras de efluente hospitalar. As maiores concentrações de HPAs, por DLLME, obtiveram-se em amostras de águas superficiais (3,2 a 19,7 μg L-1). Empregando-se SPE e DLLME, as concentrações de antraceno e pireno ficaram abaixo do limite de quantificação em todos os pontos de amostragem. Na avaliação de risco ambiental, naftaleno, 1-metilnaftaleno e fenantreno apresentaram risco ambiental moderado. Alto risco ambiental foi evidenciado para fluoreno, antraceno e pireno. Como método de remediação aplicou-se fotocatálise heterogênea e ozonização. Na fotocatálise, empregou-se reator tanque agitado termostatizado, radiação ultravioleta e TiO2 suportado em polidimetilsiloxano. Devido à baixa solubilidade fez-se necessária a adição de acetonitrila à solução de HPAs (5% em solução aquosa e 10% em água superficial e efluente hospitalar). Aplicou-se planejamento fatorial e as melhores taxas de degradação obtiveram-se com pH 9 e 35 °C (solução aquosa) e, pH 7 e 30 °C (águas superficiais e efluente hospitalar). Foi observada cinética de primeira ordem para a degradação fotocatalítica dos HPAs em solução aquosa e de ordem zero em amostras de efluente hospitalar e águas superficiais. Os subprodutos de degradação fotocatalítica de antraceno, fenantreno e naftaleno foram identificados por GC-MS e propuseram-se rotas de fragmentação. Empregou-se um reator tipo coluna de semi-batelada no processo de ozonização de HPAs. As melhores taxas de degradação dos analitos em solução aquosa e em amostras reais foram observadas em pH 9. O estudo cinético evidenciou reações de primeira ordem para todas as amostras estudadas e os tempos de degradação variaram de 5 a 15 minutos nas condições otimizadas.
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Redução de NO com CO sobre catalisadores de CuO, Fe2O3 e CuO-Fe2O3 suportados em TiO2, ZrO2 e TiO2-ZrO2: Efeito do vapor de água na atividade e seletividade a N2Castelblanco, William Nova 26 April 2013 (has links)
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Previous issue date: 2013-04-26 / Financiadora de Estudos e Projetos / The combustion of petroleum fuels produces large emissions of NOX, SOX and other strong atmospheric pollutants. The abatement of NOX can be achieved by the nonselective catalytic reduction of NO with CO, for that, supported noble metals have been the most commonly used, with high cost as disadvantage. Transition metal oxides show good activity for this reaction, however, they have poor performance in the presence of SO2, O2 and water steam. Thus, this study aimed to prepare, characterize and evaluate catalysts based on CuO, Fe2O3 and CuO-Fe2O3 supported on TiO2, ZrO2 and their mixtures, in the reduction of NO to N2 with CO in the presence or absence of water steam. XRD data, N2 adsorption and H2-TPR showed that mixed oxides and their catalysts, prepared by sol-gel in-situ, presented specific surface areas between 30 to 60 m2/g, with Cu or Fe species highly distributed, having the last greater interaction with titanium. Rietveld refinement showed preferential formation of zirconium titanate, then showing a close interaction of these species in the mixed supports. All catalysts were highly active in the reduction of NO to N2. At temperatures below 500 °C a CuO catalysts were more active and selective for the formation of N2 than Fe2O3, with the formation of N2O being favored with the increase of zirconium in the support. At 600 °C, the high conversion of NO to N2 on CuO was not influenced by the content of TiO2 in the support. Also at 600 °C, an increasing in the content of titanium in the Fe2O3 catalysts resulted in a significant drop in the conversion of NO to N2. The presence of water steam during the reduction of NO with CO at 600 °C caused a significant decrease in the conversion of NO to N2 and CO to CO2 on the CuO catalyst on the support with higher titanium content. The water steam completely eliminates the activity for the reduction of NO to N2 on Fe2O3 catalysts, but keeping a high conversion of CO to CO2. The CuO and CuO-Fe2O3 catalysts on zirconium-rich supports showed high potential for the abatement of NOX in the presence of water steam at temperatures above 500 ºC. / A combustão de derivados do petróleo gera grandes emissões de NOX, SOX e outros fortes poluentes da atmosfera. O abatimento de NOX pode ser realizado por meio da redução catalítica não seletiva com CO, onde os metais nobres suportados têm sido os mais empregados, com a desvantagem de seu elevado custo. Óxidos de metais de transição apresentam boa atividade nessa reação, no entanto, têm baixo desempenho na presença de SO2, O2 e vapor de água. Assim, este trabalho teve como objetivo preparar, caracterizar e avaliar catalisadores a base de CuO, Fe2O3 e CuO-Fe2O3 suportados em TiO2, ZrO2 ou suas misturas, na redução de NO a N2 com CO na presença ou ausência de vapor de água. Dados de DRX, adsorção de N2 e RTP-H2 mostraram que os suportes mistos e seus catalisadores, que foram preparados via síntese sol-gel in-situ, apresentaram áreas superficiais específicas entre 30 e 60 m2/g, com as espécies de Cu ou Fe altamente distribuídas, tendo essas últimas maior interação com a titânia. Refinamento de Rietveld mostrou formação preferencial de titanato de zircônia, evidenciando a estreita interação dessas espécies nos suportes mistos. Todos os catalisadores foram altamente ativos na redução de NO a N2. Em temperaturas inferiores 500 ºC os catalisadores de CuO foram mais ativos e seletivos à formação de N2 que o Fe2O3, com a formação de N2O sendo favorecida com o aumento de zircônia no suporte. A 600 ºC, a alta conversão de NO a N2 sobre CuO não foi influenciada pelo conteúdo de TiO2 no suporte. Nessa temperatura, o aumento do teor de titânia provocou nos catalisadores de Fe2O3 uma queda significativa na conversão de NO a N2. A presença de vapor de água durante a redução de NO com CO a 600 ºC provocou sobre CuO queda significativa da conversão de NO a N2 e de CO a CO2 sobre o suporte com maior conteúdo de titânia. Nos catalisadores de Fe2O3 puro, o vapor de água anulou completamente a atividade para a redução de NO a N2, mas manteve-se a conversão de CO a CO2. Os catalisadores de CuO e CuO-Fe2O3 sobre suporte contendo alto teor de zircônia apresentaram alto potencial para o abatimento de NOx na presença de vapor de água em temperaturas superiores a 500 ºC.
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Oxidação de monóxido de carbono sobre catalisadores à base de ferro ou manganês suportados ou trocados em zeólitas H-mordenita ou Ce-mordenitaSena, Homero Jacinto 18 February 2015 (has links)
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Previous issue date: 2015-02-18 / Financiadora de Estudos e Projetos / The fluid catalytic cracking (FCC) is one of the most important process in the petroleum refining industry, being responsible for the increase of the yield of the most valuable light hydrocarbons. On the other hand, the FCC process generates big amounts of CO, NOx and SOx emissions. The CO emissions from the most of pollution sources are abatement using noble metal based catalysts. However, the growing demand and scarcity of those metals have caused an increase in the process cost and consequently promoting studies to find alternative catalysts with comparable efficiency and lower in cost. In this respect, the literature had presented interesting results with transitions metal catalysts. Thus, the objective of this work was to prepare exchanged or impregnated Fe or Mn on H-mordenite or Ce-mordenite, which were evaluated between 150 and 550 oC in the CO oxidation with O2, in the presence or absence of interfering compounds (water steam or SO2). The catalysts were characterized by ICP-OES, DRX, DRS-UV-VIS and Mössbauer spectroscopy. The results showed that the preparation procedures of the interchanged or impregnated Fe or Mn catalysts were adequate, and no mordenite crystallinity loss was observed. Contrary to the exchanged Fe or Mn based catalysts, those based on impregnated Fe or Mn oxides showed a important potential as catalysts in the CO oxidation with O2. Then, in the applied operational conditions the Ce-MOR/Fe10, Ce-MOR/Mn5, Ce-MOR/Mn10 e H-MOR/Mn5 catalysts were able to produce an effluent with CO content lower than 500 ppm, which is the allowed limit by the environmental regulations related with FCC units. In the presence of water steam the evaluated Fe or Mn catalysts presented activity loss that was recovered after the elimination of that interfering from the feed. Nevertheless, in the presence of SO2, the tested catalysts showed an irreversible and significantly activity loss. / O craqueamento catalítico fluido (FCC) é uma das etapas mais importantes no refino de petróleo, sendo responsável pelo aumento do rendimento em frações leves, de maior valor agregado. Por outro lado, o FCC é responsável na refinaria por uma grande parcela das emissões de monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NOx) e óxidos de enxofre (SOx). O CO, em particular, na maioria das fontes poluidoras é eliminado via oxidação sobre catalisadores à base de metais nobres. Porém, o aumento na demanda desses metais e sua baixa disponibilidade criam um forte impacto no custo do processo, surgindo a necessidade de buscar catalisadores alternativos, com eficiência comparável e de menor custo. Assim, o objetivo deste trabalho foi preparar catalisadores à base de ferro ou manganês impregnados ou trocados em H-mordenita ou Ce-mordenita e avaliá-los entre 150 e 550 oC na oxidação de CO com oxigênio (O2), na ausência ou presença de compostos interferentes à reação como vapor de água e dióxido de enxofre (SO2). Os catalisadores foram caracterizados por espectroscopia de emissão atômica (ICP-OES), difração de raios X (DRX), espectroscopia de reflectância difusa (DRS-UV-VIS), redução com H2 à temperatura programada (RTP-H2) e espectroscopia Mössbauer (MOSS). Os resultados mostraram que os procedimentos de preparação dos catalisadores, trocados ou suportados, foram eficientes, não se observando perda de cristalinidade da mordenita. Os catalisadores com óxidos de Fe ou Mn suportados na mordenita apresentaram um importante potencial para serem utilizados como catalisadores na oxidação de CO com O2, contrário ao que ocorreu com cátions de Fe ou Mn em sítios de troca. Assim, nas condições operacionais utilizadas, os catalisadores Ce-MOR/Fe10, Ce-MOR/Mn5, Ce-MOR/Mn10 e H-MOR/Mn5 foram capazes de converter CO suficiente para produzir um efluente gasoso com teor menor que 500 ppm de CO, sendo essa a concentração limite permitida pela legislação que rege as emissões de unidades FCC. Os catalisadores impregnados com Fe e Mn, quando avaliados na presença de vapor de água e de SO2, ocorreu perda da atividade, a que foi recuperada somente no caso do vapor de água.
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Hierarchical modelling for the heat equation in a heterogeneous / Modelagem hierárquica para a equação do calor em uma placa heterogêneaAna Carolina Carius de Oliveira 15 March 2006 (has links)
In this dissertation, we study the stationary heat equation in a heterogeneous tridimensional plate, using a "dimension reduction" techinique called hierarchical modelling and we generate model the original problem in a two-dimensional domain. To estimate the error modelling, we develop an asymptotic expansion for the original problem solution and for the aproximate solution. Comparing both solutions with their own asymptotic expansions, we obtain an estimative of the error modelling. We perform some computational experiments, using the Residual Free Bubbles (RFB) Method and the Multiscale Finite Element Method for the diffusion problem and for the diffusion-reaction problem in a two-dimensional domain, with small parameters. Finally, we extend the numeric solutions found the original tridimensional problem. / Neste trabalho, estudamos a equação do calor estacionária em uma placa heterogênea tridimensional. Para a modelagem deste problema, utilizamos uma técnica de redução de dimensão conhecida por Modelagem Hierárquica. Desta forma, geramos um modelo para o problema original em um domínio bidimensional. Com o objetivo de estimar o erro de modelagem, desenvolvemos a expansão assintótica da solução do problema original e da solução aproximada. Comparando as soluções com suas respectivas expansões assintóticas, obtemos uma estimativa para o erro de modelagem. Realizamos alguns experimentos computacionais, desenvolvendo o método Residual Free Bubbles (RFB) e o método de Elementos Finitos Multiescala (MEFM) para o problema de difusão e para o problema de difusão-reação em um domínio bidimensional, com parâmetros pequenos. Com base nestes experimentos, encontramos algumas soluções numéricas para o problema da placa tridimensional.
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HPSM: uma API em linguagem c++ para programas com laços paralelos com suporte a multi-CPUs e Multi-GPUs / HPSM: a c++ API for parallel loops programs Supporting multi-CPUs and multi-GPUsDi Domenico, Daniel 21 December 2016 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Parallel architectures has been ubiquitous for some time now. However, the word ubiquitous
can’t be applied to parallel programs, because there is a greater complexity to code them comparing
to ordinary programs. This fact is aggravated when the programming also involves accelerators,
like GPUs, which demand the use of tools with scpecific resources. Considering this
setting, there are programming models that make easier the codification of parallel applications
to explore accelerators, nevertheless, we don’t know APIs that allow implementing programs
with parallel loops that can be processed simultaneously by multiple CPUs and multiple GPUs.
This works presents a high-level C++ API called HPSM aiming to make easier and more efficient
the codification of parallel programs intended to explore multi-CPU and multi-GPU
architectures. Following this idea, the desire is to improve performance through the sum of
resources. HPSM uses parallel loops and reductions implemented by three parallel back-ends,
being Serial, OpenMP and StarPU. Our hypothesis estimates that scientific applications can explore
heterogeneous processing in multi-CPU and multi-GPU to achieve a better performance
than exploring just accelerators. Comparisons with other parallel programming interfaces demonstrated
that HPSM can reduce a multi-CPU and multi-GPU code in more than 50%. The
use of the new API can introduce impact to program performance, where experiments showed
a variable overhead for each application, that can achieve a maximum value of 16,4%. The experimental
results confirmed the hypothesis, because the N-Body, Hotspot e CFD applications
achieved gains using just CPUs and just GPUs, as well as overcame the performance achieved
by just accelerators (GPUs) through the combination of multi-CPU and multi-GPU. / Arquiteturas paralelas são consideradas ubíquas atualmente. No entanto, o mesmo termo não
pode ser aplicado aos programas paralelos, pois existe uma complexidade maior para codificálos
em relação aos programas convencionais. Este fato é agravado quando a programação envolve
também aceleradores, como GPUs, que demandam o uso de ferramentas com recursos
muito específicos. Neste cenário, apesar de existirem modelos de programação que facilitam
a codificação de aplicações paralelas para explorar aceleradores, desconhece-se a existência de
APIs que permitam a construção de programas com laços paralelos que possam ser processados
simultaneamente em múltiplas CPUs e múltiplas GPUs. Este trabalho apresenta uma API C++
de alto nível, denominada HPSM, visando facilitar e tornar mais eficiente a codificação de programas
paralelos voltados a explorar arquiteturas com multi-CPU e multi-GPU. Seguindo esta
ideia, deseja-se ganhar desempenho através da soma dos recursos. A HPSM é baseada em laços
e reduções paralelas implementadas por meio de três diferentes back-ends paralelos, sendo Serial,
OpenMP e StarPU. A hipótese deste estudo é que aplicações científicas podem valer-se do
processamento heterogêneo em multi-CPU e multi-GPU para alcançar um desempenho superior
em relação ao uso de apenas aceleradores. Comparações com outras interfaces de programação
paralela demonstraram que o uso da HPSM pode reduzir em mais de 50% o tamanho de um
programa multi-CPU e multi-GPU. O uso da nova API pode trazer impacto no desempenho do
programa, sendo que experimentos demonstraram que seu sobrecusto é variável de acordo com
a aplicação, chegando até 16,4%. Os resultados experimentais confirmaram a hipótese, pois
as aplicações N-Body, Hotspot e CFD, além de alcançarem ganhos ao utilizar somente CPUs
e somente GPUs, também superaram o desempenho obtido por somente aceleradores (GPUs)
através da combinação de multi-CPU e multi-GPU.
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Aplicação de catálise heterogênea com TiO2 fotoirradiada por luz solar como pré-tratamento da vinhaça para posterior tratamento biológico / Application of Heterogeneous Catalysts with TiO2 Photoirradiated by Solar Energy as Pre-Treatment of Vinasse for Biological TreatmentJuliana Sanches Carrocci 16 December 2009 (has links)
A vinhaça é o principal resíduo obtido na produção de álcool, açúcar e aguardente, sendo considerado um efluente de alto poder poluente e fertilizante. Sem o devido tratamento, quando lançada nos rios compromete a sobrevivência de diversos seres aquáticos e quando utilizada como fertilizante, o efluente não tratado pode contaminar lençóis freáticos e afetar os seres terrestres. O objetivo deste trabalho consistiu em avaliar a eficiência e aplicação da fotocatálise heterogênea com TiO2, seguido por um tratamento biológico (lodo ativado) para a redução da carga orgânica do efluente em questão. A caracterização da vinhaça in natura e tratada foi realizada empregando-se métodos estabelecidos e otimizados [DQO, NPOC, DBO5, Análise de Elementos via Absorção Atômica, Fenol, Nitrogênio (orgânico e amoniacal) e Sólidos (ST, STF, STV)]. Por meio de planejamentos fatoriais completos foram determinadas as melhores condições experimentais posterior aos tratamentos fotocatalítico e biológico, tendo como variável resposta a redução de NPOC. Uma caracterização morfológica (DRX, BET e MEV-EDS) da estrutura de TiO2 anatase e rutilo também foi realizada. Após o processo fotocatalítico, a amostra do melhor experimento foi tratada por um processo biológico, a fim de verificar a eficiência de degradação da matéria orgânica do efluente estudado através do sistema híbrido (POA - SLA). Este sistema apresentou maior eficiência tendo como fatores do tratamento fotoquímico 180 minutos de reação, com aeração, pH 9 e efluente in natura; e pH 8 e concentração do lodo de 5 g L-1 no tratamento biológico. A redução de DBO alcançada foi superior a 80 %. / Vinasse is the main residue obtained by the production of alcohol, sugar and blue rum. It is considered a high power pollutant effluent and fertilizer. Untreated vinasse into ponds and rivers make the environment unsafe, especially, to different aquatic species and, when used as a fertilizer, the untreated effluent may contaminate freatic water beds and affect terrestrial species. The aim of this work consists of evaluating the efficiency and application of heterogeneous photocatalysis with TiO2, followed by a biological treatment (activated sludge system) to reduce organic load in the referred effluent. The characterization of vinasse in natura is carried out by the use of established and optimized methods [DQO, NPOC, DBO5, Elemental Analysis by Atomic Absorption, Phenol, Nitrogenium (organic and ammoniacal) and Solids (TS, FTS, VTS)]. Complete factorial designs indicated the best experimental conditions subsequent to photacatalytic and biological treatments providing a reduction of NPOC as a variable response. A morphological evaluation (XRD, B.E.T and SEM-EDS) of anatase and rutile phase of TiO2 structure was also performed. After the photocatalytic process, the sample of the best experiment was treated by a biological process in order to verify the degradation efficiency of the effluent organic matter studied according to the hybrid system (AOP - Activated Sludge System). This system, which presented more efficiency, had a photochemical treatment of 180 minutes carried out in aerated solutions, pH 9 and effluent in natura, while the biological treatment was performed at pH 8 and sludge concentration of 5 g L-1. The reduction of BOD was more than 80%.
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