Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4360.pdf: 7212224 bytes, checksum: 710c4dcdcee04da2d2dac142c9fe7866 (MD5) Previous issue date: 2012-03-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / The need to develop a catalyst capable of processing heavy oil fractions, which is extracted from deeper wells, is essential. This concern has become more remarkable with the discovery of new oil fields in Brazil. This expectation, which will sustain the country's independence concerning to the production of oil and its derivatives, has led to profound changes in the scientific and technological strategies of Petrobras, in order to provide the necessary knowledge for the processing and production of Petroleum derivatives, attending the various quality and environmental constraints, as well as provide raw material for the growing demand of the petrochemical industry. In this complex context, the study of catalysts for obtaining light hydrocarbons by cracking of heavy fractions of petroleum became an important strategy. The zeolites used in this process, in despite of be very actives, have restrictions regarding to internal diffusion of bulky molecules, which must be overcome. The present research is inserted in this background. The studies were directed in a first step to check the activity and selectivity of acid zeolites in the cracking of cyclohexane, used as a model molecule. The evaluation of H-ZSM-5, H-mordenite, H-Ferrierite, H-Beta and USY, showed that the activity was greatly influenced by the number of external sites and the great potential of the H-Beta zeolite to be applied in naphthenic cracking, because it showed high activity and a better yield to light olefins than USY zeolite, used commercially. The H-ZSM- 5 zeolite confirmed their high potential as catalyst for this process. The cracking of cyclohexane on the H-zeolites also showed the influence of the external sites. Expecting to overcome the diffusional limitations in microporous commented above, in a second step, the study was focused on the preparation of solids containing micro and mesoporous. The method of nanoclusters ZSM-5 zeolite aggregation in a mesostructure matrix was used, resulting in a solid composed by a segregated material of MCM-41 and ZSM-5, but with high catalytic potential. In the materials characterization were used X-ray diffraction (XRD) at low and wide angles, scanning electron microscope (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), temperature-programmed desorption of NH3 (TPD-NH3), N2 Physisorption and nuclear magnetic resonance of Al27 (NMR Al27). / A necessidade de se desenvolver catalisadores com capacidade para o processamento de frações pesadas do petróleo, o qual é extraído de poços cada vez mais profundos, é crucial. Esta preocupação tem se tornado mais acentuada com a descoberta de novas jazidas de petróleo no Brasil. Tal expectativa, que sustentará a independência do país em relação à produção de petróleo e seus derivados, vem produzindo profundas mudanças nas estratégias científico-tecnológicas da Petrobras, no sentido de dotar a empresa do conhecimento necessário para o processamento e produção de derivados de petróleo que atendam as diversas restrições de qualidade e ambientais, assim como de fornecer matérias prima para a crescente demanda do setor petroquímico. Nesse complexo contexto, o estudo de catalisadores para a obtenção de hidrocarbonetos leves através do craqueamento de frações pesadas de petróleo, reveste-se de uma importância estratégica. As zeólitas utilizadas nesse processo, apesar de serem muito ativas, possuem restrições referentes à difusão interna de moléculas volumosas, que precisam ser superadas. É nesse cenário que se insere a presente pesquisa. Os estudos foram dirigidos numa primeira parte a verificar a atividade e seletividade de zeólitas ácidas no craqueamento de cicloexano, utilizado como molécula modelo. Os resultados da avaliação das zeólitas H-ZSM-5, H-Mordenita, H-Ferrierita, H-Beta e USY, mostraram o grande potencial da zeólita H-Beta para ser aplicada no craqueamento de hidrocarbonetos naftênicos, pois apresentou um rendimento a olefinas leves superior ao da zeólita USY, utilizada comercialmente. A zeólita H-ZSM-5, por outro lado, ratificou seu alto potencial como catalisador para esse processo. O craqueamento de cicloexano sobre as H-zeólitas consideradas mostrou, também, que a atividade foi muito influenciada pelos sítios externos. Com a expectativa de superar as limitações para a difusão em microporos acima comentada, numa segunda etapa, o estudo se concentrou na preparação de sólidos contendo micro e mesoporos. Foi utilizado o método de agregação de nanoclusters de zeólita ZSM-5 em uma matriz mesoestruturada, que resultou num material composto por partículas segregadas de MCM-41 e ZSM-5, porém com grande potencial catalítico. Na caracterização dos materiais foram utilizadas Difratometria de raios X em pequenos e grandes ângulos, Microscopia Eletrônica de Varredura, Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X, Termodessorção Programada de Amônia, Fisissorção de N2 e Ressonância Magnética Nuclear de 27Al.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Population growth, industrial and agricultural activities produce daily considerable amounts of wastewaters containing numerous organic pollutants (organic dyes, benzene, toluene, ethylbenzene and xylene), which are thrown directly into the environment, causing health effects to humans as well as aquatic beings. Dyes are widely used in several industrial segments including cosmetics, leather, printing, paper, food and textile, being considered hazardous pollutants due to high chemical stability in aqueous medium, possessing also no biodegradable nature making their removal difficult. Among the number of methods employed for the treatment of aqueous effluents, adsorption has been considered one of the most promising ones owing to the high efficacy, convenience and feasibility. Activated carbon is certainly the most used adsorbent owing to physical properties (high surface area and porosity) as well as surface chemistry. However, activated carbons are usually inefficient to remove high molecular weight molecules such as dyes, owing to the microporous structure. Thus, a novel type of micro-mesoporous carbon has been synthesized in the work employing a mechanosynthesized silica template (HZSM-5/SBA-15) in variable mass proportions, as well as palm oil cooking waste as carbon source. Materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), N2 adsorption-desorption isotherms using BET model, Fourier-transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and zeta potential determination. Scanning electron microscopy images showed the efficiency of the mechanosynthesis to all mass proportions used, while the textural properties were strongly influenced by the presence of SBA-15. X-ray diffraction patterns for ordered mesoporous carbons (OMC’s) confirmed the mantainance of the crystalline order typical of the templates. The resulting mesoporous carbon has been evaluated as adsorbent to different dye molecules, including molecules with distinct sizes and electrical charges. Results revealed that the carbon adsorbent exhibited high affinity for cationic dyes owing to the presence of negatively charged functional groups onto the surface and also that the mesoporous structure favors high diffusion rates leading to a higher adsorption efficiency compared to the other adsorbents studied (activated carbon, SBA-15, SBA-15/HZSM-5-50, OMC-NC). / O crescimento populacional, as atividades industriais e agrícolas produzem diariamente quantidades consideráveis de águas residuais que contém inúmeros poluentes orgânicos (corantes orgânicos, benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos) que são lançados diretamente no meio ambiente, causando efeitos à saúde dos seres humanos e aquáticos. Os corantes são amplamente utilizados em diversos segmentos industriais, como cosméticos, couro, impressão, papel, alimentos e têxtil e são considerados poluentes perigosos, pois apresentam estabilidade química em meio aquoso e possuem natureza não biodegradável o que dificulta sua remoção. Dentre os diversos métodos de tratamento empregados, a adsorção tem sido considerada uma das tecnologias mais promissoras devido à sua alta eficiência, conveniência e viabilidade. O carvão ativado é certamente o adsorvente mais utilizado devido às suas propriedades físicas (elevada área superficial e porosidade) e químicas de superfície, entretanto, devido a sua estrutura microporosa é ineficiente na remoção de moléculas de elevado peso molecular, tais como os corantes. Dessa forma, neste trabalho foi sintetizado um novo tipo de carbono micro-mesoporoso (OMC) via Nanocasting, a partir de um molde de sílica (HZSM-5/SBA-15), em diferentes proporções mássicas, preparado por cominuição e do resíduo da fritura do óleo de dendê como fonte de carbono. Os materiais foram caracterizados através das análises de difração de raios X (DRX), adsorção-dessorção de nitrogênio a 77 K, espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (MET-AR) e potencial zeta. As imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostraram a eficiência da cominuição para todas as proporções mássicas, enquanto que as propriedades texturais foram fortemente influenciadas pela presença de SBA-15. Os difratogramas de raios X dos carbonos mesoporosos ordenados (OMC’s) confirmaram a manutenção da ordenação cristalina característica dos moldes. O material de carbono resultante foi estudado como adsorvente para diferentes moléculas de corantes, incluindo moléculas com cargas e tamanhos diferentes. Os resultados mostraram que o carbono apresentou alta afinidade para os corantes catiônicos devido a presença de grupos funcionais com cargas negativas em sua superfície, que a estrutura mesoporosa favorece as altas taxas de difusão e uma maior eficiência de adsorção comparado aos demais adsorventes (carvão ativado, SBA-15, SBA-15/HZSM-5-50, OMC-NC). / São Cristóvão, SE