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Desenvolvimento de novos adsorventes e processos híbridos em reforma catalítica por vapor de água

Soares, José Luciano January 2003 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-21T07:46:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 191221.pdf: 1729322 bytes, checksum: 10294ea1e96175ad195a3dd7cecbe401 (MD5) / produção de hidrogênio e a reação química entre metano e vapor de água é conduzida em reatores multitubulares catalíticos, operando a 800-900 oC e as reações são reversíveis e altamente endotérmicas. Foi proposto um sistema onde acopla-se um adsorvente eficiente na remoção do CO2, juntamente com um catalisador da reação de reforma, com o objetivo de deslocar o equilíbrio na formação de maior quantidade de hidrogênio. Dois tipos de adsorventes, peneira molecular carbonosa e hidrotalcitas, foram utilizados. Os resultados mostraram que a hidrotalcita é o adsorvente mais adequado. Os adsorventes foram caracterizados por diferentes metodologias. As isotermas de adsorção de CO2 foram obtidas na faixa de 150 a 500oC e demonstraram ser reversíveis. A cinética de adsorção de CO2 foi estudada às temperaturas na faixa de 150 a 450oC através dos métodos microgravimétrico e cromatográfico por ZLC encontrando controle difusivo nos microporos. Na reforma com vapor de água em menores temperaturas de operação na presença de hidrotalcita, mostrou que a razão molar CH4:H2O = 1:3 apresentou melhores resultados do que na razão molar 1:5 em termos de produção de hidrogênio. Para o reator híbrido contendo catalisador e hidrotalcita em tempos curtos de reação, ocorreu aumento da produção de hidrogênio. A razão mássica de catalisador:adsorvente 1:1 apresentou melhores resultados em relação à formação de hidrogênio. O reator híbrido comprovou-se ser uma possível alternativa na produção de hidrogênio.
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Hidrotalcita hidrofóbica e magnética aplicada no tratamento de efluentes oleosos

Miotto, Naiara January 2013 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:45:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325454.pdf: 1952885 bytes, checksum: 49381bf824b540e6b608bd7f13d8a874 (MD5) Previous issue date: 2013 / Neste trabalho foram sintetizados hidróxidos duplos lamelares (HDLs) do tipo hidrotalcita com características hidrofóbicas e magnéticas para remoção de poluentesorgânicos. As hidrotalcitas com razão molar Mg:Al de 3:1, foram preparadas pelo do método de coprecipitação contendo dodecilsulfato de sódio (SDS) como ânion interlamelar e partículas magnéticasde Fe3O4. As partículas magnéticas empregadas na síntese foram previamente preparadas pelo método solvotermal. As hidrotalcitas foram caracterizadas por difração de raios X, isotermas de adsorção de nitrogênio e análise termogravimétrica. Os resultados de raio X, pelo do cálculo dos espaçamentos basais, mostraram que o SDS foi intercalado na hidrotalcita, e a variação da quantidade de SDS na síntese conduziu a diferentes arranjos das moléculas SDS nos espaços interlamelares. O processo de síntese das partículas magnéticas demonstrou sofrer interferência da temperatura e do tempo empregados.As partículas magnéticas foram incorporadas nas hidrotalcitas sem interferir nas suas estruturas e hidrofobicidades. Quando submetidas a teste de hidrofobicidade as hidrotalcitas hidrofóbicas (HDL-SDS) e hidrofóbicas e magnéticas (HDL-MSDS) mostraram afinidade pela fase orgânica comprovando que a propriedade hidrofílica da hidrotacilta foi modificada para hidrofóbica. A capacidade de adsorção de compostos orgânicos foi avaliada para o corante azul de metileno e para um efluente sintético oleoso. Para o corante azul de metileno e o efluente oleoso, a HDL hidrofóbica apresentou maior capacidade de remoção em relação a HDL padrão (com ânion carbonato). Para o corante azul de metileno a magnetização da HDL hidrofóbica conduziu a uma diminuição de sua capacidade adsortiva.Os adsorventes hidrofóbicos (HDL-SDS e MSDS)apresentaram elevada capacidade de adsorção para o efluente oleoso,indicadas pelas elevadas remoções de carbono orgânico total (COT) e turbidez. A cinética de adsorção para o azul de metileno e o efluente oleoso se ajustaram melhor aos modelos de pseudo primeira e segunda ordem, respectivamente. As isotermas de adsorção para ambos poluentes se ajustaram melhor ao modelo de Langmuir. Para a resposta COT observam-se capacidades de adsorção calculadas de 588,2 mg.g-1 para a HDL-SDS e 625,0 mg.g-1 para a HDL-MSDS. A maior remoção para a HDL-MSDS sugere um efeito positivo do óxido de ferro para este adsorvente.<br> / Abstract : In this work layered double hydroxides (LDHs) were synthesized. The LDH are of the type hydrotalcite with hydrophobic and magnetic characteristics for the removal of oily effluent. The hydrotalcites with a molar ratio of Mg / Al 3:1 were prepared by the coprecipitation method containing sodium dodecyl sulfate (SDS) as the interlamellar anion and Fe3O4 magnetic particles. The magnetic particles employed in the synthesis were previously prepared by the solvothermal method.The hydrotalcites were characterized by X-ray diffraction, nitrogen adsorption- desorption and isotherms and thermogravimetric analysis. The results of X-ray through the calculation the basal spacings showed that SDS was intercalated into the hydrotalcite and the variation in the amount of SDS resulted in synthesis of different arrangements of SDS molecules in the interlamellar space. The synthesis process of the magnetic particles has demonstrated to suffer interference from temperature and time employed.The magnetic particles were incorporated into the hydrotalcite without interfering in their structures either in its hydrophobicity. When tested for the hydrophobicity, hydrophobic hydrotalcite (LDH-SDS) and hydrophobic and magnetic (LDH-MSDS) showed affinity for the organic phase, confirming that hydrophilic property of hydrotalcites were modified to hydrophobic.The adsorption of organic compounds was evaluated for methylene blue and for an oily effluent.For methylene blue dye and the oily effluent, hydrophobic LDH showed higher removal capacity compared with standard LDH (with carbonate anion). The magnetization of hydrophobic LDH led to a decrease in the adsorption capacity of methylene blue dye.The hydrophobic adsorbents (LDH-SDS and LDH - MSDS) showed high adsorption capacity for oily effluent,indicated by the high removals of total organic carbon (TOC) and turbidity. The kinetics of adsorption of methylene blue and oily effluent were best fitted to pseudo first and second order models, respectively. The adsorption isotherms for both pollutants were best fitted to the Langmuir model.The maximum adsorption capacity calculated for TOC was 588.2 mg g-1 for HDL-SDS and 625.0 mg.g-1 for HDL-MSDS.The highest removal to HDL-MSDS suggests a positive effect of iron oxide for this adsorbent.
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Estudo de compostos lamelares contendo Fe usando Espectroscopia Mössbauer de 57Fe e técnicas complementares

Gouveia, Daniel Xavier January 2006 (has links)
GOUVEIA, Daniel Xavier. Estudo de compostos lamelares contendo Fe usando Espectroscopia Mössbauer de 57Fe e técnicas complementares. 2006. 119 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2006. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-05T20:52:57Z No. of bitstreams: 1 2006_tese_dxgouveia.pdf: 8355694 bytes, checksum: 26ff8e3ed6ee26b0d1972a7024528620 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-07T14:58:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_tese_dxgouveia.pdf: 8355694 bytes, checksum: 26ff8e3ed6ee26b0d1972a7024528620 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-07T14:58:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_tese_dxgouveia.pdf: 8355694 bytes, checksum: 26ff8e3ed6ee26b0d1972a7024528620 (MD5) Previous issue date: 2006 / The structural and thermal decomposition properties of Mg-Fe and Co-Cu-Fe hy- drotalcites (HT) have been studied through thermogravimetric analysis, X ray powder difraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy and 57Fe Mössbauer spec- troscopy. In the Mg-Fe system, the destruction of the layered structure took place at about 300 oC. The broad peaks observed in the X ray difractograms suggests that the resultant oxides constitute a solid solution. For samples treated at temperatures higher than 500 oC the formation of the MgO and MgFe2O4 formation of the MgO and MgFe2O4 spinel phases is observed. 57Fe Mössbauer spectroscopy was employed to monitor the Fe chemical environment for the samples annealed at diferent temperatures (100-900 oC). In situ XRD experiments revealed that the HTs start an interlayer contraction at about 180 oC. This phenomenon is identified as being due to a grafting process for which the interlamellar anions attach to the layers through a covalent bond. The reconstruction of the Mg-Fe HTs was also investigated and its eficiency depends on the thermal anneal- ing temperature and on the Mg/Fe ratio. The structure of the reconstructed samples was found to be exactly the same as the parent structure. The in situ 57Fe Mössbauer experiments were performed in the 100-500 oC temperature range confirm an increasing structural disorder in this temperature range. The quadrupolar splitting indicates that the maximum disorder occurs at 300 oC. Regarding the Co-Cu-Fe ternary system we have observed that due to the strong Jahn-Teller effect the Cu-Fe layered system is stabilized only in the presence of Co2+. At low Co2+ contents, additional phases are segregated in the solids. X ray patterns diffraction show the presence of Cu(OH)2 and CuO. The decomposition process was investigated by in situ X ray, in situ Mössbauer and FTIR experiments. By increasing the temperature from 25 oC up to 180 oC we observed that the structural disorder increases. This effect has been likely attributed to the Co2+ to Co3+ oxidation since thermal decomposition was carried out under static air atmosphere. Part of the Co3+ cations could migrate to the interlayer region, thus forming a metastable compound that still has a layered structure. Collapse of the layered structure was ob- served at about 200 oC. By further increasing the temperature the system becomes more crystalline and the formation of Co3O4 is observed in the X ray patterns. In Cu-rich HT, some of the carbonate anions are released at temperatures higher than 550 oC and this phenomenon is attributed to the formation of a carbonate-rich phase. The specific surface area data present its highest values in the temperature range where the collapse of the layered structure takes place. / As propriedades estruturais e de decomposição térmica das hidrotalcitas Mg-Fe e Co-Cu-Fe foram estudadas através de espectroscopia Mössbauer de 57Fe, análise termo- gravimétrica, difração de raios X, e espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR). No sistema Mg-Fe a destruição da estrutura lamelar ocorre em torno de 300 oC. O alargamento dos picos de difração de raios X observados nos difratogramas sugerem que os óxidos resultantes constituem uma solução sólida. Para as amostras tratadas em temperaturas maiores do que 500 oC a formação de fases do tipo MgO e MgFe2O4 é observada. A espectroscopia Mössbauer de 57Fe foi empregada para monitorar o ambiente químico do Fe na faixa 100-900 oC de temperatura. As medidas in situ de difração de raios X revelam que em 180 oC inicia-se uma contração interlamelar. Este fenômeno é atribuído ao processo de “grafting" no qual os ânions interlamelares ligam-se nas camadas através de uma ligação covalente. A reconstrução estrutural da hidrotalcita Mg-Fe também foi investigada. A eficiência da reconstrução estrutural depende da temperatura de tratamento e da razão molar Mg/Fe. A estrutura das amostras reconstruídas são as mesmas da amostra inicial. As medidas in situ de espectroscopia Mössbauer de 57Fe foram realizadas na faixa 100-500 oC confirmaram uma desordem estrutural crescente nesta região de temperaturas. Os valores do desdobramento quadrupolar indicam que o máximo de desordem ocorre em 300 oC. Com relação ao sistema ternário Co-Cu-Fe observamos que devido ao efeito Jahn-Teller o sistema Cu-Fe somente é estabilizado na presença de Co2+. Para baixas concentrações Co2+ fases adicionais segregadas são observadas nos sólidos. Os padrões de difração de raios X indicam a presença de Cu(OH)2 e CuO. O processo de decomposição térmica foi investigado através de difração de raios X, espectroscopia Mössbauer de 57Fe in situ e de espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR). Aumentando a temperatura de tratamento térmico das amostras de 25 oC a 180 oC observamos um aumento da desordem estrutural. Este efeito tem sido atribuído a oxidação Co2+ para Co3+ uma vez que a decomposição foi realizada ao ar. Parte dos cátions Co3+ migram para a região interlamelar formando um composto metastável que ainda possui uma estrutura lamelar. O colapso da estrutura lamelar é observado a 300 oC. Com o aumento posterior da temperatura o sistema torna-se mais cristalino e a formação de Co3O4 é observada através do ensaio de raios X. Nas hidrotalcitas com maior teor de Cu, alguns dos ânions carbonato são liberados somente acima de 550 oC sendo este fenômeno atribuído a formação de uma fase rica em carbonato. Os valores de área superficial específica apresentam um máximo na faixa de temperatura onde ocorre o colapso da estrutura lamelar.
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Reducción catalítica de Óxidos de Nitrógeno (NOx) en corrientes gaseosas

UZCATEGUI PAREDES, ALVARO 11 June 2010 (has links)
En esta tesis se estudia la reducción catalítica de los óxidos de nitrógeno, procedentes de emisiones de vehículos móviles, en condiciones de exceso de aire. Se optimiza un catalizador, basado en hidrotalcitas, Co/Mg/Al, dopadas con V/Na. Por otro lado, se estudia la eliminación de estos contaminantes en un FCC, empleando para ellos catalizadores basados en Ce/Al en forma de nanopartículas dopados con otros metales de transición. / Uzcategui Paredes, A. (2010). Reducción catalítica de Óxidos de Nitrógeno (NOx) en corrientes gaseosas [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8408 / Palancia
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ESTUDO DE COMPOSTOS LAMELARES CONTENDO Fe USANDO ESPECTROSCOPIA MÃSSBAUER DE 57Fe E TÃCNICAS COMPLEMENTARES.

Daniel Xavier Gouveia 20 April 2006 (has links)
Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / The structural and thermal decomposition properties of Mg-Fe and Co-Cu-Fe hy- drotalcites (HT) have been studied through thermogravimetric analysis, X ray powder difraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy and 57Fe MÃssbauer spec- troscopy. In the Mg-Fe system, the destruction of the layered structure took place at about 300 oC. The broad peaks observed in the X ray difractograms suggests that the resultant oxides constitute a solid solution. For samples treated at temperatures higher than 500 oC the formation of the MgO and MgFe2O4 formation of the MgO and MgFe2O4 spinel phases is observed. 57Fe MÃssbauer spectroscopy was employed to monitor the Fe chemical environment for the samples annealed at diferent temperatures (100-900 oC). In situ XRD experiments revealed that the HTs start an interlayer contraction at about 180 oC. This phenomenon is identified as being due to a grafting process for which the interlamellar anions attach to the layers through a covalent bond. The reconstruction of the Mg-Fe HTs was also investigated and its eficiency depends on the thermal anneal- ing temperature and on the Mg/Fe ratio. The structure of the reconstructed samples was found to be exactly the same as the parent structure. The in situ 57Fe MÃssbauer experiments were performed in the 100-500 oC temperature range confirm an increasing structural disorder in this temperature range. The quadrupolar splitting indicates that the maximum disorder occurs at 300 oC. Regarding the Co-Cu-Fe ternary system we have observed that due to the strong Jahn-Teller effect the Cu-Fe layered system is stabilized only in the presence of Co2+. At low Co2+ contents, additional phases are segregated in the solids. X ray patterns diffraction show the presence of Cu(OH)2 and CuO. The decomposition process was investigated by in situ X ray, in situ MÃssbauer and FTIR experiments. By increasing the temperature from 25 oC up to 180 oC we observed that the structural disorder increases. This effect has been likely attributed to the Co2+ to Co3+ oxidation since thermal decomposition was carried out under static air atmosphere. Part of the Co3+ cations could migrate to the interlayer region, thus forming a metastable compound that still has a layered structure. Collapse of the layered structure was ob- served at about 200 oC. By further increasing the temperature the system becomes more crystalline and the formation of Co3O4 is observed in the X ray patterns. In Cu-rich HT, some of the carbonate anions are released at temperatures higher than 550 oC and this phenomenon is attributed to the formation of a carbonate-rich phase. The specific surface area data present its highest values in the temperature range where the collapse of the layered structure takes place. / As propriedades estruturais e de decomposiÃÃo tÃrmica das hidrotalcitas Mg-Fe e Co-Cu-Fe foram estudadas atravÃs de espectroscopia MÃssbauer de 57Fe, anÃlise termo- gravimÃtrica, difraÃÃo de raios X, e espectroscopia de absorÃÃo no infravermelho (FTIR). No sistema Mg-Fe a destruiÃÃo da estrutura lamelar ocorre em torno de 300 oC. O alargamento dos picos de difraÃÃo de raios X observados nos difratogramas sugerem que os Ãxidos resultantes constituem uma soluÃÃo sÃlida. Para as amostras tratadas em temperaturas maiores do que 500 oC a formaÃÃo de fases do tipo MgO e MgFe2O4 à observada. A espectroscopia MÃssbauer de 57Fe foi empregada para monitorar o ambiente quÃmico do Fe na faixa 100-900 oC de temperatura. As medidas in situ de difraÃÃo de raios X revelam que em 180 oC inicia-se uma contraÃÃo interlamelar. Este fenÃmeno à atribuÃdo ao processo de âgrafting" no qual os Ãnions interlamelares ligam-se nas camadas atravÃs de uma ligaÃÃo covalente. A reconstruÃÃo estrutural da hidrotalcita Mg-Fe tambÃm foi investigada. A eficiÃncia da reconstruÃÃo estrutural depende da temperatura de tratamento e da razÃo molar Mg/Fe. A estrutura das amostras reconstruÃdas sÃo as mesmas da amostra inicial. As medidas in situ de espectroscopia MÃssbauer de 57Fe foram realizadas na faixa 100-500 oC confirmaram uma desordem estrutural crescente nesta regiÃo de temperaturas. Os valores do desdobramento quadrupolar indicam que o mÃximo de desordem ocorre em 300 oC. Com relaÃÃo ao sistema ternÃrio Co-Cu-Fe observamos que devido ao efeito Jahn-Teller o sistema Cu-Fe somente à estabilizado na presenÃa de Co2+. Para baixas concentraÃÃes Co2+ fases adicionais segregadas sÃo observadas nos sÃlidos. Os padrÃes de difraÃÃo de raios X indicam a presenÃa de Cu(OH)2 e CuO. O processo de decomposiÃÃo tÃrmica foi investigado atravÃs de difraÃÃo de raios X, espectroscopia MÃssbauer de 57Fe in situ e de espectroscopia de absorÃÃo no infravermelho (FTIR). Aumentando a temperatura de tratamento tÃrmico das amostras de 25 oC a 180 oC observamos um aumento da desordem estrutural. Este efeito tem sido atribuÃdo a oxidaÃÃo Co2+ para Co3+ uma vez que a decomposiÃÃo foi realizada ao ar. Parte dos cÃtions Co3+ migram para a regiÃo interlamelar formando um composto metastÃvel que ainda possui uma estrutura lamelar. O colapso da estrutura lamelar à observado a 300 oC. Com o aumento posterior da temperatura o sistema torna-se mais cristalino e a formaÃÃo de Co3O4 à observada atravÃs do ensaio de raios X. Nas hidrotalcitas com maior teor de Cu, alguns dos Ãnions carbonato sÃo liberados somente acima de 550 oC sendo este fenÃmeno atribuÃdo a formaÃÃo de uma fase rica em carbonato. Os valores de Ãrea superficial especÃfica apresentam um mÃximo na faixa de temperatura onde ocorre o colapso da estrutura lamelar.
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Mg/Al, Co/Mg/Al ir Ni/Mg/Al sluoksniuotų dvigubų hidroksidų sintezė, modifikavimas ir apibūdinimas / Synthesis, Modification and Characterization of Mg/Al, Co/Mg/Al and Ni/Mg/Al Layered Double Hydroxides

Klemkaitė-Ramanauskė, Kristina 27 December 2012 (has links)
Trijų sudėčių sluoksniuoti dvigubi hidroksidai (SDH) Mg/Al, Co/Mg/Al ir Ni/Mg/Al susintetinti bendro nusodinimo esant mažoms koncentracijoms metodu. Šie SDH buvo termiškai suskaidyti, ir gautieji mišrūs metalų oksidai reformuoti vandenyje ir pirmą kartą magnio nitrato tirpale. Naudojant XRF ir TG duomenis pasiūlytos susintetintų bendro nusodinimo metodu SDH formulės. XRD analizės rezultatai parodė, kad SDH ir mišrių metalų oksidų faziniai kitimai reformavimo metu priklauso nuo proceso temperatūros ir terpės prigimties. Co ir Ni turinčių SDH mėginių sluoksninės struktūros atstatymas kambario temperatūros vandenyje vyksta nepilnai, tačiau pakėlus temperatūrą iki 80 °C pašalinės oksidų fazės reformuotuose pavyzdžiuose nebelieka. Kai SDH atstatymui buvo naudojamas magnio nitrato tirpalas, katijonų sudėtis pakito dėl padidėjusio sluoksninėje struktūroje magnio kiekio. Ryškus temperatūros ir vandeninės terpės poveikis stebimas ne tik reformavimui, bet ir gautų SDH kristalitų dydžiams. Iškaitinus SDH gautų oksidų morfologija priklauso nuo jų sudėtyje esančio pereinamojo metalo ir reformavimui naudoto tirpalo prigimties. Praktiniai panaudojimai reformuotų SDH tirti NOx pašalinimo reakcijose ir gazifikacijos metu gaunamų dujų valyme. / Three layered double hydroxides Mg/Al, Co/Mg/Al and Ni/Mg/Al were successfully synthesized by the low supersaturation method, thermally decomposed and derived mixed metal oxides reformed to layered structures in water and for first time to our knowledge in magnesium nitrate media. XRD measurements provided direct evidence for phase transformation processes during calcination and reformation of layered structure at different temperatures. From XRF and TG analyses data the formulas of synthesized LDH were proposed. Incomplete regeneration of Co and Ni containing LDH samples at room temperature in aqueous media has been observed. However, with increasing temperature up to 80 °C the reconstitution process of LDH proceeds fully. Changes of cations composition after reformation could be explained by the increase of magnesium content when the reconstitution in magnesium nitrate solution followed. The hydration causes the formation of LDH with higher crystallite size in comparison with the LDH samples reformed in magnesium nitrate media. In most of the cases, with increasing the temperature of reconstitution media to 80ºC the crystallite size also increased. Reformation media had a considerable influence to the morphology of mixed metal oxides. Moreover, the effects for nickel or cobalt containing samples were found to be different. Catalysts prepared from LDH containing cobalt were tested in the removal of NOx and nickel containing LDH were tested in gasification gas cleaning.
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Hidrotalcito hidroterminė sintezė, savybės ir panaudojimas / The hydrothermal synthesis, properties and application of hydrotalcite

Bankauskaitė, Agnė 05 November 2014 (has links)
Daktaro disertacijoje tirta hidroterminės sintezės sąlygų, žaliavų prigimties ir priedų įtaką hidrotalcito susidarymui ir savybėms bei pasiūlytos racionalios jo taikymo sritys. Nustatyta, kad lemiamą įtaką hidroterminės hidrotalcito sintezės eigai turi Mg turinčio komponento atmaina ir hidroterminio apdorojimo sąlygos. Palankiausios šio junginio hidroterminės sintezės sąlygos Mg5(CO3)4(OH)24H2O ir -Al2O3 mišiniuose yra: izoterminio išlaikymo temperatūra – 200 °C, trukmė – 1 h, o Mg/Al molinis santykis žaliavų mišinyje yra du. Ištirta, kad NaOH ir KOH priedai pradiniuose mišiniuose skatina ne tik žaliavų sąveiką, bet ir keičia hidroterminės sintezės metu susidarančių junginių seką mažindami hidrotalcito susidarymo temperatūrą ir/ar sutrumpindami jos trukmę. Nustatyta, kad keičiant modifikuotų hidrotalcitų cheminę sudėtį galima kontroliuoti mišrių metalų oksidų ir jų nanodarinių kietafazio sukepimo sąlygas bei produktų paviršiaus mikrostruktūros parametrus. Ištirta, kad chemosorbcijos metodas yra tinkamas aktyviųjų komponentų – pereinamųjų metalų jonų imobilizavimui iš jų druskų tirpalų į sintetinius hidrotalcitus. Nustatyta ir kinetiniais skaičiavimais patvirtinta, kad pastariesiems būdingos pakaitų reakcijos yra negrįžtamos, t. y. beveik visi Zn2+, Ni2+, Co2+, Mn2+ ir Fe3+ jonai buvo adsorbuoti pagal cheminę sąveiką. Nustatyta, kad hidroterminės sintezės metodas yra tinkamas hidrotalcito sluoksnio formavimui ant Al/Al2O3 paviršių. / In PhD thesis, the influence of synthesis conditions, the chemical nature of raw materials and additives on the crystallization processes of hydrotalcite and its properties were examined and expedient areas of hydrotalcite application were proposed. It was determined that the modification of Mg containing coumpound as well as the hydrothermal synthesis conditions have a significant infuence on the course of hydrotalcite formation. The optimal conditions of hydrotalcite hydrothermal synthesis in Mg5(CO3)4(OH)24H2O and -Al2O3 mixtures are: the temperature of isothermal curing – 200 °C, duration – 1 h, and primary mixture Mg/Al molar ratio – 2. It was examined that the addition of NaOH and KOH in the primary mixtures, induces not only the interaction between raw materials, but also changes the sequence of obtained intermediate coumpounds during hydrothermal synthesis by reducing the hydrotalcite formation temperature and/or duration. It was determined that by changing the chemical composition of modificated hydrotalcites, the solid-state sintering conditions, microstructure parameters of mixed metal oxides and their nano sized compounds can be controlled. It was examined that chemisorption method is suitable for the immobilization of active components, i. e. transition metal ions, from their solutions into synthetic hydrotalcites. It was determined that hydrothermal synthesis is suitable for the formation of hydrotalcite layer on the Al/Al2O3 surfaces.
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Produção de butanol a partir de etanol utilizando óxidos mistos de Mg e Al / Butanol production from ethanol over Mg and Al oxides mixed

Simões, Jana Marimon 30 September 2016 (has links)
Butanol is an alcohol with a number of applications in various industries. It has diverse applications as solvent, and now shown to be an interesting substitute component for gasoline. His achievement is made from oil, but these days, many routes of synthesis from renewable raw materials have been studied, one of them the Guerbet reaction. The present concern about the environment shows the need to obtain such alcohol through a clean route. The use of catalysts is a great way to synthesize cleanly and to facilitate reproducibility. The hydrotalcites are inexpensive catalysts, easy synthesis and numerous applicability. This study aims to investigate and analyze the production of butanol from ethanol using mixed oxides of magnesium and aluminum obtained from hydrotalcites with 4 different molar ratios of magnesium and aluminum. For this, the syntheses were made of magnesium and aluminum hydrotalcites with molar ratios equal to 3, 5, 8 and 10 that were further calcined to obtain mixed oxides. The structures of the synthesized materials were analyzed to confirm the desired formation and to verify the properties there of. Preliminary tests were performed in triplicate between them to choose the most suitable catalyst for an attempt to optimize butanol to obtain varying power parameters like nitrogen flow and the fraction of ethanol. Two of the catalysts obtained poor results and two others obtained similar results in terms of selectivity and yield of butanol. To make the decision between the last two catalysts, stability tests were performed. With the stability test was chosen as the molar ratio of magnesium and aluminum catalyst equal to 5. With this catalyst were made over 8 reactions, according to the planning of the star type experiments. And as a result, for all reactions, it was found that increasing conversion of ethanol depends directly on the temperature increase. It was observed that butanol selectivity behavior directly depends on the ethanol fractions and the nitrogen flow in the reactor feed. Ethylene, ethanol dehydration product was the major main product at elevated temperatures, indicating that this reaction is more favored with increasing temperature than the reactions which lead to the production of butanol. Finally it proposed a reaction system that explains the conversion of ethanol in all observed products. / O butanol é um álcool com diversas aplicações em diferentes ramos industriais. Ele possui várias aplicações como solvente, e atualmente mostra-se um interessante componente para substituição da gasolina. Sua obtenção é feita a partir do petróleo, mas hoje em dia, diversas rotas de sínteses a partir de matérias-primas renováveis vêm sendo estudadas, sendo uma delas a reação de Guerbet. A presente preocupação com o meio ambiente mostra a necessidade de obtenção desse álcool através de uma rota limpa. O uso de catalisadores é uma excelente forma de sintetizar de forma limpa além de facilitar a reprodutibilidade. As hidrotalcitas são catalisadores de baixo custo, de fácil síntese e de inúmeras aplicabilidades. O presente trabalho tem por objetivo, investigar e analisar a produção de butanol a partir de etanol utilizando óxidos mistos de magnésio e alumínio obtidos a partir de hidrotalcitas com 4 diferentes razões molares de magnésio e alumínio. Para isso, foram feitas as sínteses das hidrotalcitas de magnésio e alumínio com razões molares iguais a 3, 5, 8 e 10 que posteriormente foram calcinadas para obtenção dos óxidos mistos. As estruturas dos materiais sintetizados foram analisadas para confirmar a formação desejada e para verificar as propriedades dos mesmos. Testes preliminares foram realizados em triplicata para entre eles escolher o catalisador mais adequado para uma tentativa de otimizar a obtenção de butanol variando os parâmetros de alimentação como a vazão de nitrogênio e a fração de etanol. Dois dos catalisadores obtiveram resultados não satisfatórios e os outros dois obtiveram resultados similares em termos de seletividade e rendimento em butanol. Para tomar a decisão entre os dois últimos catalisadores, testes de estabilidade foram realizados. Com o teste de estabilidade foi escolhido o catalisador de razão molar de magnésio e alumínio igual a 5. Com esse catalisador foram realizadas mais 8 reações, de acordo com o planejamento de experimentos do tipo estrela. E como resultados, para todas as reações, verificou-se que o aumento da conversão do etanol depende diretamente do aumento da temperatura. Observou-se que o comportamento da seletividade do butanol depende diretamente das frações de etanol e da vazão de nitrogênio na alimentação do reator. O eteno, produto da desidratação do etanol, foi o principal subproduto em temperaturas elevadas, indicando que esta reação é mais favorecida com a elevação da temperatura do que as reações que levam à produção de butanol. Por fim foi proposto um sistema reacional que explica a conversão do etanol em todos os produtos observados.
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Estudos estruturais de hidrotalcitas e derivados por difração de raios X de policristais

Chagas, Luciano Honorato 22 January 2010 (has links)
Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-27T14:46:08Z No. of bitstreams: 1 lucianohonoratochagas.pdf: 2005689 bytes, checksum: 62b5ee00bc82e0b2fc7541760ce73ebe (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-13T13:02:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lucianohonoratochagas.pdf: 2005689 bytes, checksum: 62b5ee00bc82e0b2fc7541760ce73ebe (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-13T13:02:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lucianohonoratochagas.pdf: 2005689 bytes, checksum: 62b5ee00bc82e0b2fc7541760ce73ebe (MD5) Previous issue date: 2010-01-22 / A busca por catalisadores e suportes para catalisadores utilizados na indústria petrolífera é cada vez maior, visto que as legislações ambientais são cada vez mais rigorosas quanto à emissão de gases poluentes na atmosfera. Por isso, é preciso diminuir a quantidade de impurezas nos combustíveis sem diminuir sua eficiência. Neste sentido as hidrotalcitas e seus derivados (óxidos simples e mistos obtidos através de calcinação) aparecem como materiais alternativos na busca por compostos que resistam às especificidades (como altas temperaturas) dos processos de beneficiamento do petróleo. Assim, há a necessidade de se entender a estrutura cristalina e as propriedades físico-químicas destes materiais e determinar processos que ajudem a torná-los mais eficientes. A técnica mais utilizada para caracterização estrutural é a difração de raios X (DRX) e, para materiais policristalinos, o tratamento de dados pelo método de Rietveld fornece resultados satisfatórios e coerentes. Desta forma, este trabalho descreve a caracterização por meio de difração de raios X de policristais, espectroscopia vibracional (infravermelho e Raman) e análise termogravimétrica de cinco compostos utilizados pelo Centro de Pesquisas da Petrobras (CENPES) como catalisadores ou suportes para catalisadores de hidrotratamento seletivo. As cinco amostras, denominadas HTC1, HTC2, HTC3, ALU e MGO foram devidamente caracterizadas e, além disso, os produtos da calcinação de HTC2 (denominados HT1000, HT1200 e HT800) e MGO (denominado MGO1200) foram analisados por espectroscopia na região do infravermelho e DRX. A calcinação destes materiais se mostrou uma alternativa para purificação dos mesmos e processos controlados de temperatura comprovaram a existência do efeito memória em estruturas lamelares. Para o tratamento dos dados de DRX foram usados os programas Fullprof e GSAS, com os quais foi possível determinar as fases cristalinas presentes em cada amostra e realizar análises quantitativas para as amostras MGO e HTC3. / The search for catalysts and supports for catalysts used in the oil industry is growing, since the environmental laws are becoming stricter on releasing greenhouse gases in the atmosphere. It is therefore necessary to reduce the amount of impurities in fuels without decreasing its efficiency. In this sense the hydrotalcite and its derivatives (simple and mixed oxides obtained by calcination) appear as alternative materials in the search for compounds that resist the specific conditions (such as high temperatures) in the procedures for processing oil. Thus, there is the need of understanding the crystal structure and physicochemical properties of these materials in order to determine processes that make them more efficient. The most widely used technique for structural characterization is X-ray diffraction (XRD) and for polycrystalline materials, the processing of data by the Rietveld method provides satisfactory and consistent results. Thus, this work describes the characterization by X-ray diffraction of powder samples, vibrational spectroscopy (infrared and Raman) and thermal analysis of five compounds used by the Research Center of Petrobras (CENPES) as catalysts or supports for selective hydrotreating catalysts. The five samples, called HTC1, HTC2, HTC3, ALU and MGO were properly characterized and, in addition, the products of calcination of HTC2 (called HT1000, HT1200 and HT800) and MGO (called MGO1200) were analyzed by FTIR spectroscopy and XRD. Calcination of these materials proved to be an alternative to the purification processes and controlled temperature confirmed the existence of the memory effect in lamellar structures. To address the XRD data were used FullProf and GSAS programs with which it was possible to determine the crystalline phases present in each sample and perform quantitative analysis of the samples HTC3 and MGO.
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Elaboração e estudo estrutural de compostos "tipo-hidrotalcita" com ânion interlamelar fosfato

Haddad, Juliana Fischer da Silva 23 February 2017 (has links)
Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-01T20:17:26Z No. of bitstreams: 1 julianafischerdasilvahaddad.pdf: 4737821 bytes, checksum: fccc4d55e662525395a58e2e61162d27 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-06-02T16:08:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 julianafischerdasilvahaddad.pdf: 4737821 bytes, checksum: fccc4d55e662525395a58e2e61162d27 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-02T16:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 julianafischerdasilvahaddad.pdf: 4737821 bytes, checksum: fccc4d55e662525395a58e2e61162d27 (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / O termo “argilas aniônicas” é utilizado para designar hidróxidos duplos lamelares (HDL), contendo no domínio interlamelar espécies aniônicas. A hidrotalcita (HTC) é um dos maiores representantes dos HDL. Esses materiais possuem camadas com estrutura do tipo brucita (Mg(OH)2). Um grande número de ânions pode ocupar o seu domínio interlamelar, porém é importante conhecer a capacidade do mesmo em estabilizar a estrutura. Atualmente compostos do tipo hidrotalcita vêm sendo utilizado em inúmeras áreas, podendo-se destacar o uso como fertilizantes, com transporte de ânions que são macronutrientes, como H2PO4-, HPO42-, NO3e SO42- ou, até mesmo, cátions como Na+. Apesar das variadas aplicações, as informações sobre a região interlamelar desse tipo de material ainda são escassas na literatura, devido à grande dificuldade de caracterização dessa região, um exemplo disso são as hidrotalcitas com fosfato intercalado. A fim de auxiliar a caracterização estrutural destas HTC neste trabalho a simulação computacional é aplicada a fim de obter uma boa concordância com resultados experimentais utilizando modelos no estado sólido. Sendo assim, propõe-se um trabalho teórico experimental com objetivo de realizar um estudo aprofundado da região interlamelar de uma HTC Mg-Al de fração molar 0,33, partindo-se de dois modelos: um modelo com fosfato e sódio intercalados e outro somente com o fosfato. Para ambos os modelos também foi estudado a desidratação. Cálculos ab initio utilizando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) com condições de contorno periódicas têm mostrado bom desempenho e precisão na descrição e predição de propriedades cristalográficas e eletrônicas destes materiais. Do ponto de vista experimental, as sínteses foram realizadas e caracterizadas por difração de raio X por policristais e ressonância magnética nuclear no estado sólido para os núcleos de 27Al e 31P e a rota sintética que forneceu melhores respostas foi a reconstrução utilizando a metodologia de ultrassom. As informações estruturais da hidrotalcita, obtidas experimentalmente, foram usadas para verificar a validade do modelo teórico, apontando para a obtenção de uma hidrotalcita sem sódio intercalado na região interlamelar. Os resultados mostraram boa concordância com os padrões de raios X por policristais experimentais. A densidade de estados projetada (PDOS) assim como a diferença de densidade de cargas foram avaliadas para os dois modelos e suas respectivas desidratações. / The term “anionic clays” is used to designate layered double hydroxides (LDH) containing anionic species in the interlayer. The hydrotalcite (HTC) is one of the most famous compounds of this group. These materials possess brucite-like layers and a great amount of anions can occupy the interlayer region. Nowadays the LDHs are utilized in several research fields, which one of them is fertilizer release with the transportation of anionic macronutrients such as H2PO4-, HPO42-, NO3- , SO42- and even cations like Na+. Despite the various applications, the information about the interlayer region of these materials are still scarce in the literature due to the difficulty of its characterization. For instance, the structures of the hydrotalcites containing phosphate and sodium are not yet fully determined. Therefore, a theoretical- experimental work is proposed with the objective of performing an deep study of the interlayer region of a HTC Mg-Al with a molar fraction of 0.33, starting from two models: one model with phosphate and sodium intercalated and another containing only phosphate. The dehydration was also studied for both models. Thereby, a theoretical-experimental work is proposed for a detailed investigation about the interlayer of a Mg-Al LDH containing phosphate. Ab initio calculations based on Density Functional Theory (DFT) with periodic boundary conditions has been presenting sound results with respect to the prediction of crystallographic and electronic data of these materials. In an experimental point of view, the syntheses were performed and characterized by X-ray diffraction by polycrystals and solid state nuclear magnetic resonance for the 27Al and 31P nuclei and the synthetic route that provided the best responses was the reconstruction using ultrasound methodology. The structural data of the hydrotalcite obtained experimentally was used to verify the validity of the theoretical model, aiming to obtain a hydrotalcite without sodium intercalated in the interlayer region. The results showed a good agreement with the X-ray patterns by experimental polycrystals. The projected state density (PDOS) as well as the local density difference were evaluated for the two models and their respective dehydrations.

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