Orientadores: João Alexandre Ferreira da Rocha Pereira, Celio Loureiro Cavalcante Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T04:00:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lucena_SebastiaoMardonioPereirade_D.pdf: 7623397 bytes, checksum: 81ccae9f0728f1f2c499cc1d4fadbef6 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Devido a grande importância dos processos industriais de separação de xilenos por adsorção, técnicas de simulação molecular foram usadas para estudar as causas da orto-seletividade de isômeros C8 em peneiras moleculares aluminofosfatadas. Aplicaram-se campos de força aproximados e otimizados do tipo AA no ensemble grande canônico com algoritmos Monte Carlo (GCMC) convencional e dirigido. Foram calculadas isotermas monocomponentes, calores de adsorção a baixa concentração e realizamos uma detalhada análise estrutural para definir sítios de adsorção e posicionamentos moleculares nos poros das peneiras AlPO4-5, AlPO4-8, AlPO4-11 e VPI-5. Obteve-se acordo quantitativo entre as isotermas experimentais e simuladas para o sistema xilenos/AlPO4-5 e um acordo qualitativo para o sistema xilenos/AlPO4-11. A análise estrutural levou em conta as variações no interior dos poros dos aluminofosfatos que ocorre em duas regiões: uma mais larga, denominada região de grades, e outra mais estreita, que corresponde à região de janelas. A orto-seletividade evidenciada experimentalmente é causada pela forte interação xileno-peneira e pela modulação dos canais. Este conjunto de fatores determina o posicionamento das moléculas dentro dos poros. Para o orto-xileno este microambiente provoca um posicionamento face-a-face na região das grades, enquanto o para-xileno posiciona-se verticalmente nas janelas. É esta diferença de posicionamento que origina o fenômeno da orto-seletividade para as peneiras AlPO4-5, AlPO4-8 e VPI-5. Nas simulações com o-xileno, o AlPO4-8 apresenta uma fração de posicionamentos face-a-face e por isso, apresentou capacidade de adsorção em média 14% maior para o o-xileno. O VPI-5 não apresentou adsorção preferencial para nenhum dos xilenos devido o não favorecimento da posição face-a-face. No AlPO4-11 a orto-seletividade se dá por um menor comprimento da molécula de o-xileno na direção cristalográfica c. Uma forte interação entre os radicais metila dos xilenos e os oxigênios da grade foi identificada com base na análise estrutural. Propõe-se que esta interação provoque deformações e/ou mudança de estrutura na peneira AlPO4-11. Na segunda parte do trabalho analisou-se o comportamento de moléculas cíclicas, lineares e ramificadas quanto ao posicionamento e sítios de adsorção utilizando-se as mesmas técnicas de simulação molecular. Benzeno, ciclohexano, o-xileno, butano, n-pentano, n-hexano, 2-metil-butano e 2,4-dimetil-butano foram estudados em AlPO4-5 com diferentes modelos de campos de força. Foram utilizados campos de força AA, UA e AUA todos no ensemble grande canônico com o algoritmo GCMC convencional. A análise estrutural mostrou que as moléculas de benzeno posicionam-se tanto face-a-face como paralelamente ao eixo cristalográfico c. Ao contrário do que a literatura propunha, o ciclohexano não apresentou nenhum tipo de ordenação particular, seu posicionamento variou de forma caótica ao longo dos poros do AlPO4-5. As moléculas de benzeno e ciclohexano se mostraram muito mais sensíveis às alterações do campo de força que o o-xileno. Esta sensibilidade pode estar relacionada à condição geométrica crítica denominada efeito levitação. As moléculas de n¿hexano adsorvem preferencialmente na região das janelas e o butano na região de grades. Elas posicionam-se respectivamente, paralelamente e horizontalmente com relação ao eixo cristalográfico c. As moléculas ramificadas testadas posicionam-se horizontalmente com relação ao eixo c na região de grades. O n-pentano apresentou um comportamento complexo quanto a posicionamentos e sítios de adsorção. Este comportamento complexo pode também estar relacionado ao efeito levitação. Em todos os modelos testados uma forte interação entre os grupos metila das extremidades das moléculas e os oxigênios das grades influenciou o posicionamento e os sítios de adsorção / Abstract: Molecular simulation techniques were used to study the ortho-selectivity causes of C8 isomers in aluminophosphate molecular sieves structures. Approximated and optimized force fields of the AA type were applied in the grand canonical ensemble with biased and conventional Monte Carlo algorithms (GCMC). We simulated pure-components isotherms, adsorption heats at low loading and made a detailed structural analysis to define adsorption sites and molecular positionings in the AlPO4-5, AlPO4-8, AlPO4-11 and VPI-5 pores. We obtained quantitative agreement between experimental and simulated isotherms for the system xylenes / AlPO4-5 and a qualitative agreement for the system xylenes/AlPO4-11. The structural analysis of the adsorbed phases was performed considering the dimensional variations inside the aluminophosphates pores that are composed of two regions: a wide region (fences) and a narrow region that corresponds to the 12-ring oxygen windows areas. The ortho-selectivity experimentally evidenced was caused by the strong interaction xylene-sieve and the channels modulation. These two factors determine the molecules positioning inside the pores. For ortho-xylene this micro-environment provokes a face-to-face positioning in the wide regions, while para-xylene was positioned almost parallel to the c-axis in the windows. This positioning difference originates the ortho-selectivity phenomenon for the AlPO4-5, AlPO4-8, and VPI-5 sieves. In the o-xylene simulations, AlPO4-8 presents a fraction of the face-to-face positioning and thus shows a lighter adsorption capacity for o-xylene (14%). In VPI-5 we can not find any fraction of face-to-face position, so it did not present preferential adsorption for none of the xylenes. In AlPO4-11 the ortho-selectivity comes from the o-xylene molecule smaller length in the c-axis direction. A strong interaction between the xylenes methyl radicals and the wide region oxygen atoms, was identified based in the structural analysis. We proposed that this interaction causes deformations and/or structural changes in the AlPO4-11 sieve. In the second part of this study the behavior of cyclic, linear and branched molecules was analyzed with relation to the positioning and adsorption sites. We used the same molecular simulation techniques. Benzene, cyclohexane, o-xylene, butane, n-pentane, n-hexane, 2-methylbutane and 2,4-dimethylbutane were studied in AlPO4-5 with different force field models. We applied AA, UA and AUA force fields in the grand canonical ensemble with the conventional GCMC algorithm. The structural analysis of the cyclic molecules showed that benzene was face-to-face and c-axis parallel positioned. As opposed to other previous studies, cyclohexane did not present any particular order, the molecules positioning in a chaotic way along the pores of AlPO4-5. The benzene and cyclohexane molecules were much more sensible to the kind of force field than o-xylene. This sensibility can be related to the critical geometric condition denominated levitation effect. The n -hexane molecules adsorb preferably in the window region and butane in the wide region. They are positioned respectively, parallel and horizontally to the c-axis plane. The branched molecules are positioned horizontally in the pore wide region. The n-pentane presented a complex behavior in relation to positioning and adsorption sites. This complex behavior can also be related to the levitation effect. In all tested models a strong interaction between the methyl groups of the molecules extremities and the wide region oxygens influenced the positioning and the adsorption sites / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Gustavo Paim Valença / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T23:01:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LaSalvia_Nathalia_D.pdf: 7860896 bytes, checksum: 356f0e957d83d2daaba9cb36b26a4056 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Peneiras moleculares do tipo MCM-41 foram sintetizadas com e sem alumínio estrutural e impregnadas com 5% de magnésio e 5 e 10% de cromo. As amostras foram então calcinadas e caracterizadas, e utilizadas na conversão catalítica de etanol. Esses materiais foram caracterizados por Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios X (DRX), Adsorção de Nitrogênio, Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), Ressonância Magnética Nuclear (NMR), Espectrometria de Emissão Óptica por Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-OES), Espectroscopia de Absorção Atômica (AAS), Análise Termogravimétrica (TGA), Dessorção a Temperatura Programada de NH3 (TPD-NH3), Quimissorção de CO2 e Picnometria de Hélio. Testes preliminares foram realizados para avaliar a eficiência do sistema reacional. Os testes catalíticos foram realizados em um reator de leito fixo, as temperaturas de reação utilizadas foram 600, 625, 650, 675, 700 e 725 K e as pressões de etanol de 4310, 3128 e 2240 Pa, as massas utilizadas foram 30 e 60mg, e o fluxo de etanol foi mantido constante em 2×10-6 m3 s-1. Os compostos identificados foram o etileno, acetaldeído, dietil-éter, 1.3-butadieno, etano, acetato de etila e, com seletividade abaixo de 2%, crotonaldeído, butiraldeído, butanol, acetona, propanol, propeno, metano e metanol. Foi realizado também o balanço de massa do sistema e foram determinados os valores dos graus de avanço de cada reação. Os cálculos dos efeitos difusivos demonstraram que a transferência de massa externa para reações a 675, 700 e 725 K podem ser limitantes da reação. Foram realizados testes de desativação de 48 horas. Foram realizados também os cálculos da taxa global de reação e da taxa de giro para todos os sólidos e em todas as condições de reação / Abstract: Molecular sieves of the MCM-41 type were synthesized and impregnated with 5% w/w Mg and loads of Cr: 5% and 10%. The solids were then calcined, characterized and tested as catalysts for the conversion of ethanol. These materials were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-Ray Diffraction (DRX), N2 adsorption, Transmission Electron Microscopy (TEM), Nuclear Magnetic Resonance (NMR), Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP- OES), Atomic Absorption Spectroscopy (AAS), Thermogravimetric Analysis (TGA), Temperature-Programmed Desorption of NH3 (TPD-NH3), CO2 Chemisorption and Helium Pycnometry . Preliminary tests were conducted to evaluate the efficiency of the reaction system. The catalytic test reaction of ethanol was carried out in a fixed bed microreactor under differential conditions at 600, 625, 650, 675, 700 e 725 K and at 4310, 3128 e 2240 Pa of ethanol partial pressure. The mass of catalyst used in all tests were ca. 30 and 60 mg and the volumetric flow of ethanol saturated N2 was 2×10-6 m3 s-1. The compounds identified ethylene, acetaldehyde, diethyl ether, 1,3-butadiene, ethanol, ethyl acetate and selectivity with less than 2%, crotonaldehyde, butyraldehyde, butanol, acetone, propanol, propylene, methane, and methanol. The mass balance of the system was also performed and it was determined the values of the extent of reaction. The criteria for diffusion limitations were used in all cases. Calculations based on the experimental data suggest that data at 675, 700 and 725 K may be diffusion-limited. Deactivation tests were performed for 48 hours. The calculations of the overall reaction rate and turnover rate for all solid and all reaction conditions were also performed / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutora em Engenharia Quimica

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:41:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarcelaNBpdf.pdf: 2700913 bytes, checksum: 95100e939e95f8047d0ef3d50eb366ab (MD5) Previous issue date: 2009-08-12 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Emissions of CO2 in the atmosphere have increased successively by various mechanisms caused by human action, especially as fossil fuel combustion and industrial chemical processes. This leads to the increase in average temperature in the atmosphere, which we call global warming. The search for new technologies to minimize environmental impacts arising from this phenomenon has been investigated. The capture of CO2 is one of the alternatives that can help reduce emis ions of greenhouse gases. The CO2 can be captured through the process of selective adsorption using adsorbents for this purpose. Were synthesized by hydrothermal method, materials of the type MCM-41 and Al-MCM-41 in the molar ratio Si / Al equal to 50. The synthesis of gels were prepared from a source of silicon, sodium, water and aluminum in the case of Al-MCM-41. The period of synthesis of the materials was 5 days in autoclave at 100?C. After that time materials were filtered, washed and dried in greenhouse at 100 ? C for 4 hours and then calcined at 450 ? C. Then the calcined material was functionalized with the Di-isopropylamine (DIPA) by the method of wet impregnation. We used 0.5 g of material mesopores to 3.5 mL of DIPA. The materials were functionalized in a closed container for 24 hours, and after this period were dried at brackground temperature for 2 hours. Were subsequently subjected to heat treatment at 250?C for 1 hour. These materials were used for the adsorption of CO2 and were characterized by XRD, FT-IR, BET / BJH, SEM, EDX and TG / DTG. Tests of adsorption of CO2 was carried out under the following conditions: 100 mg of adsorbent, temperature of 75?C under flow of 100 mL/min of CO2 for 2 hours. The desorption of CO2 was carried out by thermogravimetry from ambient temperature to 900?C under flow of 25 mL min of He and a ratio of 10?C/min. The difratogramas X-ray for the synthesized samples showed the characteristic peaks of MCM-41, showing that the structure of it was obtained. For samples functionalized there was a decrease of the intensities of these peaks, with a consequent reduction in the structural ordering of the material. However, the structure was preserved mesopores. The adsorption tests showed that the functionalized MCM-41 is presented as a material promising adsorbent, for CO2 capture, with a loss of mass on the desorption CO2 of 7,52%, while that in Al-MCM- 41 functionalized showed no such loss / As emiss?es de CO2 na atmosfera v?m aumentando sucessivamente devido a v?rios mecanismos provocados pela a??o humana, principalmente como a queima de combust?veis f?sseis e processos qu?micos industriais. Isso leva ao aumento da temperatura m?dia na atmosfera, a qual chamamos de aquecimento global. A busca por novas tecnologias para minimizar os impactos ambientais decorrentes deste fen?meno tem sido investigadas. A captura de CO2 ? uma das alternativas que podem ajudar a diminuir as emiss?es desses gases. O CO2 pode ser capturado atrav?s do processo de adsor??o utilizando adsorventes seletivos para este fim. Foram sintetizados pelo m?todo hidrot?rmico, materiais do tipo MCM-41 e Al- MCM-41 na raz?o molar Si/Al igual a 50. Os g?is de s?nteses foram preparados partindo deuma fonte de sil?cio, s?dio, ?gua destilada e alum?nio no caso do Al-MCM-41. O per?odo de s?ntese dos materiais foi de 5 dias em autoclave a 100?C. Ap?s esse tempo os materiais foram filtrados, lavados e secos em estufa a 100?C durante 4 horas, e posteriormente calcinados a 450?C. Em seguida os materiais calcinados foram funcionalizados com a Di-iso-propilamina (DIPA) atrav?s do m?todo de impregna??o por via ?mida. Foi utilizado 0,5 g de material mesoporoso para 3 mL de DIPA. Os materiais funcionalizados ficaram em um recipiente fechado durante 24 horas, e ap?s esse per?odo foram secos em temperatura ambiente durante 2 horas. Posteriormente foram submetidos a um tratamento t?rmico a 250?C durante 1 hora. Estes materiais foram utilizados para o processo de adsor??o de CO2 e foram caracterizados por DRX, FT-IR, BET/BJH, MEV, EDX e TG/DTG. Os ensaios de adsor??o de CO2 foram realizados nas seguintes condi??es: 100 mg de adsorvente, temperatura de 75?C sob fluxo de 100 mL/min de CO2 durante 2 horas. A dessor??o do CO2 foi realizada atrav?s da termogravimetria, da temperatura ambiente at? 900?C, sob fluxo de 25 mL/min de He e uma raz?o de 10?C/min. Os difratogramas de raios-X para as amostras sintetizadas apresentaram os picos caracter?sticos do MCM-41, evidenciando que a estrutura do mesmo foi obtida. Para as amostras funcionalizadas observou-se uma diminui??o das intensidades desses picos, consequentemente, uma diminui??o do ordenamento estrutural do material. No entanto, a estrutura mesoporosa foi preservada. Os testes de adsor??o mostraram que o MCM-41 funcionalizado se apresentou como um material adsorvente promissor, para captura de CO2, com uma perda de massa referente ? dessor??o do CO2 de 7,52 %, enquanto que no Al-MCM- 41 funcionalizado n?o apresentou essa perda

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-23T19:48:20Z No. of bitstreams: 1 JOCIELYS JOVELINO RODRIGUES - TESE PPGEQ 2015..pdf: 2539318 bytes, checksum: 88878182929175962ca411ac34f42556 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-23T19:48:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOCIELYS JOVELINO RODRIGUES - TESE PPGEQ 2015..pdf: 2539318 bytes, checksum: 88878182929175962ca411ac34f42556 (MD5) Previous issue date: 2015 / Capes / Este trabalho teve como objetivo, desenvolver peneiras moleculares utilizando fontes de sílica convencional (TEOS) e alternativa (cinza da casca de arroz), utilizá-las como suportes para catalisadores de Cobalto destinados à síntese de FischerTropsch, e também, investigar o efeito da introdução de rutênio como promotor na reação acima mencionada. Preparou-se a SBA-15 a partir de um gel com composição molar: 1.0 FONTE DE SÍLICA: 0.017 P123: 5.7 HCl: 193 H2O. Os catalisadores foram preparados pelo processo de impregnação úmida utilizando solução de 0,1 M de (Co(NO3)2.6H2O). Na sequência, foi incorporado o promotor rutênio usando solução aquosa de 0,1M de Cloreto de Rutênio (RuCl3xH2O). As amostras foram caracterizadas por DRX, EDX, TG/ATD, MEV, MET, RTP e adsorção física de N2. A reação de Fischer-Tropsch foi conduzida em reator leito de lama durante 6 horas de reação a 240oC e pressão de 20 bar, utilizando uma relação molar H2/CO = 1. A obtenção da SBA-15 utilizando fontes de sílica convencional e alternativa pôde ser confirmada pelos difratogramas, com destaque para a SBA-15 obtida com a fonte alternativa cinzas da casca de arroz, resíduo agrícola produzido em longa escala e que praticamente não tem aplicação comercial. Os difratogramas dos catalisadores na faixa angular de 0-8º mostraram que após a impregnação dos metais e calcinação, não ocorreram modificações na estrutura hexagonal dos materiais mesoporosos, observando-se os picos principais da fase do SBA-15. As análises de adsorção física de N2 das peneiras moleculares SBA-15 (CCA) e SBA15 (TEOS), mostram isotermas com perfil do tipo IV e histerese H1, características de materiais mesoporosos. As análises térmicas das peneiras moleculares SBA-15 (TEOS) e SBA-15 (CCA) indicaram a eliminação do direcionador (Pluronic) no processo de calcinação. As áreas superficiais específicas dos catalisadores diminuem e o volume de poro varia, devido ao bloqueio parcial dos poros pelo cobalto e pelo promotor rutênio, mas a estrutura da peneira molecular SBA-15 não é alterada. Os perfis de RTP dos catalisadores das séries Co/SBA-15 e Ru/Co/SBA-15 permitiram verificar a presença de picos distintos que pode ser causado pela redução dos óxidos de cobalto. A MET mostrou espécies de cobalto na forma esférica com tamanho de 20 nm, e após a co-impregnação com rutênio, houve uma melhor dispersão dessas espécies de cobalto resultando em partículas menores com tamanho médio de 10 nm. Os resultados obtidos a partir da síntese de FischerTropsch pelos catalisadores, apresentaram altas seletividades a hidrocarbonetos C5+ de alto valor agregado, bem como, verificou-se que a co-impregnação do promotor rutênio no catalisador Co/SBA-15, favoreceu o aumento da seletividade para hidrocarbonetos C5+ e diminuiu a seletividade para metano, com destaque para o desempenho do catalisador 20%Co/0,5%Ru/SBA-15 preparado com as cinzas da casca de arroz. / The aim of this work was to prepare the mesoporous molecular sieve SBA-15 using conventional silica sources (TEOS) and alternative (Ash rice husk) and uses them as support for cobalt catalysts for the Fischer-Tropsch process. And investigate the introduction of ruthenium as a promoter. It was prepared SBA- 15 from a gel of molar composition : 1.0 silica source : 0.017 P123 : 5.7 HCl : 193 H2O. The catalysts were prepared by wet impregnation process using 0.1 M solution (Co(NO3)2.6H2O) (Vetec). Following ruthenium promoter was incorporated using 0.1 M aqueous solution of ruthenium chloride (RuCl3xH2O). The samples were characterized by XRD, EDX , TG/DTA, SEM, TEM, TPR and adsorption of N2. The Fischer-Tropsch reaction is conducted at 240 °C , pressure of 20 bar using a molar ratio H2/CO = 1, on a slurry reactor for a reaction time of 8 h. Obtaining the SBA -15 silica using conventional sources and alternative could be confirmed by X ray diffraction , with emphasis on the SBA -15 obtained with the alternative source of rice husk ash , a residue of agriculture abundant and cheap that is usually discarded. The XRD patterns of the catalysts in the angular range 0-8º showed that after impregnation and calcination of the metal changes did not occur in the hexagonal structure of mesoporous materials , observing the main peaks of the phase of SBA -15. The physical adsorption of N2 analysis of SBA -15 molecular sieves (CCA) and SBA -15 (TEOS) show with type IV isotherm profile and H1 hysteresis characteristics of mesoporous material. The thermal analysis of SBA -15 molecular sieves (TEOS) and SBA -15 (CCA) indicated the elimination of the template (Pluronic) in the calcination process. The specific surface areas of the catalysts decreases , and the pore volume changes due to partial blockage of the pores by cobalt and ruthenium promoter, but the structure of SBA -15 molecular sieve is not changed. TPR profiles of the catalysts of the series Co /SBA- 15 and Ru /Co /SBA -15 evidenced the presence of distinctive peaks that can be caused by the reduction of cobalt oxides. TEM showed cobalt species on spherical 20 nm in size, and after co- impregnation with ruthenium was a better dispersion of these cobalt species resulting in particles with average size smaller than 10 nm. The results obtained from the Fischer- Tropsch the catalysts showed high selectivity to hydrocarbons C5+ of high value, and it was found that co- impregnation of the ruthenium promoter in the Co catalyst /SBA -15 promoted the increase of selectivity to C5+ hydrocarbons and decreased the selectivity to methane, highlighting the performance of the catalyst 20 % Co/0.5 % Ru/SBA-15 prepared with the ashes of the rice husk .

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6316.pdf: 3231017 bytes, checksum: a8fd307c739622ae82bf2f7df59ea4a9 (MD5) Previous issue date: 2014-03-17 / Significant investments have been made in the development of technologies that enable the drying process of natural gas. The molecular sieves are highlighted in this context, due to features such as ion exchange capacity, thermal stability and especially for its ability to selective adsorption. The nanocrystalline structure favors the water diffusion into the pores of the material, providing greater adsorption efficiency. Therefore, the zeolite nano offers attractive possibilities in the exploration of their use in catalytic and adsorption processes. In this context, the present study aimed to vary some parameters such as aging time, the Si/Al ratio and the mineralizing source in order to synthesize nanocrystalline zeolites faujasitas. Diffractogramsshow that the high alkalinity along with increased aging time were effective for the peak intensity reduction. The Scherrer equation confirms that this decrease is due to obtain nanosized crystals. It is observed by SEM that the change of these same parameters also favored particle size reduction. Thermogravimetryresults enable us to find that 30% of the sample weight loss was water, although the adsorption of the sample was not induced. This fact confirms that even at ambient temperature and pressure, the nanocrystalline faujasite is highly hydrophilic. Adsorption isotherms of synthesized samples indicated that the material has a large surface area and a pore volume which favors and benefits its application in water adsorption. The adsorption tests made in situ at the National Synchrotron Light Laboratory (LNLS in Portuguese), XPDanalysis (X-Ray Diffraction Powder), note that its structure remains stable after adsorption and high temperatures, presenting a promising material in drying. Data from X-ray diffraction showed that the decrease of Si/Al ratio in the reaction mixture, both by source of alumina or silica, was not effective to increase the aluminum content in the network and eventually contributed to the emergence of other competing phases with FAU zeolite, thus compromising its purity. These phases also appeared when the alkalinity is increased in the synthesis at a temperature of 100°C (crystallization), where GIS (NaP1) and CAN phaseswere favored. The crystallization temperature reduce to 70°C was enough to solve this problem and show that all samples showed a reduction in the crystallite sizes with increasing external area. 29Si NMR analysis showed that the physicochemical changes done helped to reduce the Si/Al enough to obtain faujasite X. All samples synthesized in this study, regardless of the impurities, showed a reduction in pore volume, even with a rise in external area. The adsorption tests made with CO2, CH2 and N2 have shown that the faujasite has a larger adsorption capacity than commercial zeolite NaA. / Investimentos significativos têm sido feitos para o desenvolvimento de tecnologias que viabilizem o processo de secagem do gás natural. As peneiras moleculares ganham destaque nesse contexto, devido a características como, por exemplo, sua capacidade de troca iônica, estabilidade térmica e principalmente pela sua capacidade de adsorção seletiva. A estrutura nanocristalina favorece a difusão da água nos poros do material, garantindo maior eficiência de adsorção. Logo, a zeólita nanométrica oferece possibilidades atrativas na exploração de sua utilização em processos catalíticos e de adsorção. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo variar alguns parâmetros como o tempo de envelhecimento, a razão Si/Al e a fonte mineralizante com o intuito de sintetizar zeólitas faujasitas nanocristalinas. Difratogramas mostram que a alta alcalinidade juntamente com um maior tempo de envelhecimento foi eficiente para a diminuição da intensidade dos picos. A equação de Scherrer confirma que essa diminuição é devido à obtenção de cristais nanométricos. Observa-se pelo MEV que a mudança destes mesmos parâmetros favoreceu também a redução do tamanho das partículas. Resultados de Termogravimetria nos possibilita constatar que os 30% de perda mássica da amostra foi de água, apesar da amostra não ter sido induzida a adsorção. Esse fato confirma que mesmo em temperatura e pressão ambiente, a faujasita nanocristalina é altamente hidrofílica. Isotermas de adsorção das amostras sintetizadas indicam que o material possui uma elevada área superficial e um volume poroso que beneficia e favorece sua aplicação na adsorção da água. Os testes de adsorção feitos in situ no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), análise de XPD (Difratometria de Raios X em Pó), constata que sua estrutura permanece estável após adsorção e a altas temperaturas, mostrando-se um material promissor na aplicação de secagem. Dados de difratometria de raios X mostraram que a diminuição da razão Si/Al na mistura reacional, tanto por fonte de alumina ou sílica, não foi eficiente para aumentar o teor de alumínio na rede e acabou contribuindo para o aparecimento de outras fases concorrentes com a zeólita FAU, comprometendo assim sua pureza. Estas fases também apareceram quando aumento-se a alcalinidade na síntese com temperatura de 100°C (cristalinização), onde a fase GIS (NaP1) e CAN foi favorecida. A redução da temperatura de cristalinização para 70°C foi suficiente para solucionar esse problema e evidenciar que todas as amostras apresentaram uma redução dos tamanhos dos cristalitos e aumento da área externa. Análises de RMN 29Si mostraram que as mudanças físico químicas realizadas favoreceram a diminuição da razão Si/Al suficientemente para obter a faujasita X. Todas as amostras sintetizadas no presente trabalho, independente das impurezas, apresentaram uma redução do volume poroso, mesmo com um aumento da área externa. Os testes de adsorção feitos com CO2, CH4 e N2 mostraram que a faujasita possui maior capacidade de adsorção do que a zeólita NaA comercial.

Orientador: Antonio Carlos Luz Lisboa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T17:26:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendez_ManoelOrlandoAlvarez_M.pdf: 2603376 bytes, checksum: 0c8ee135799f28f8bda8e30c0023f76d (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Materiais Carbonosos Ativados (MCA), tais como Carvões Ativados (CA) e Peneiras Moleculares de Carbono (PMC), são caracterizados por apresentar elevada área superficial específica e um grande volume de poros em sua matriz carbonosa, sendo sua principal propriedade a de adsorver moléculas tanto na fase líquida quanto na gasosa. O Brasil importa em sua totalidade peneiras moleculares produzidas a partir de precursores carbonosos, empregando-os nas mais diversas áreas de ciência e tecnologia e em vários segmentos industriais. O coque de petróleo é um resíduo com alto teor de carbono fixo e baixo teor de cinzas, e em decorrência de sua estrutura praticamente amorfa, é um material de pouco valor comercial, sendo considerado um resíduo problemático, tanto em termos ambientais quanto comerciais. Desta forma, a utilização de coque de petróleo para a produção de CAs e de PMCs torna-se atrativa para a utilização deste resíduo. O presente trabalho teve como objetivo estudar a síntese de carvões ativados através das ativações física e química de coque de petróleo proveniente da unidade de coqueamento retardado da REPLAN - PETROBRÁS, buscando avaliar as influências dos parâmetros de processo na qualidade dos CAs, tais como: concentração de agente ativante, tempo de ativação, temperatura de ativação e granulometria do coque de petróleo. A ativação física apresentou resultados insatisfatórios devido a baixa reatividade do coque de petróleo com o dióxido de carbono. Contudo, o coque de petróleo apresentou uma maior reatividade com hidróxido de potássio, permitindo desenvolver uma metodologia adequada para a ativação química do coque de petróleo com KOH, de modo a obter carvões ativados de elevada área superficial. Os resultados obtidos indicam a possibilidade de produção de carvões ativados de elevada área superficial, superiores a 2000 m2.g-1 a partir do coque de petróleo / Abstract: Activated Carbon MateriaIs (ACM), such as Activated Carbons (AC) and Carbon Molecular Sieves (CMS), are characterized by a high specific surface area em high pore volume in their carbon matrix, being their principal property to adsorb molecules in liquid and gas phase. Brazil imports all its molecular sieves, using them in several areas of science and technology and industrial segments. Petroleum coke is a high carbon content residue with low ash content, and due to its amorphous structure have low comercial value, being considered an environmental and comercial problem. In this sense, the utilization of petroleum coke to produce AC and CMS becomes an atractive utilization of this residue. The objective of the present work was to study the synthesis of activated carbon by physical and chemical processes using as raw material the petroleum coke originated from the delayed coking unit from REPLAN PETROBRAS, evaluating the infiuence of process parameters, such as activating agent concentration, activation time, activation temperature and average particle size on the AC quality. The results of physical activation of petroleum coke was not satisfactory due to the low reactivity of the petroleum coke with the carbon dioxide. However, the petroleum coke presented higher reactivity with potassium hidroxide, given the possibility to develop an adequate methodology to chemically activate petroleum coke with KOH, in order to obtain activated carbon with high specific surface area. The results indicated the possibility to produce activated carbon materiaIs from petroleum coke with surface area higher than 2000 m2 .g-l / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:42:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarcelaNB_TESE.pdf: 4650032 bytes, checksum: 4b8ec547749f785718e5f099093fa925 (MD5) Previous issue date: 2013-09-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Intensive use of machinery and engines burning fuel dumps into the atmosphere huge amounts of carbon dioxide (CO2), causing the intensification of the greenhouse effect. Climate changes that are occurring in the world are directly related to emissions of greenhouse gases, mainly CO2, gases, mainly due to the excessive use of fossil fuels. The search for new technologies to minimize the environmental impacts of this phenomenon has been investigated. Sequestration of CO2 is one of the alternatives that can help minimize greenhouse gas emissions. The CO2 can be captured by the post-combustion technology, by adsorption using adsorbents selective for this purpose. With this objective, were synthesized by hydrothermal method at 100 ?C, the type mesoporous materials MCM - 41 and SBA-15. After the synthesis, the materials were submitted to a calcination step and subsequently functionalized with different amines (APTES, MEA, DEA and PEI) through reflux method. The samples functionalized with amines were tested for adsorption of CO2 in order to evaluate their adsorption capacities as well, were subjected to various analyzes of characterization in order to assess the efficiency of the method used for functionalization with amines. The physic-chemical techniques were used: X- ray diffraction (XRD), nitrogen adsorption and desorption (BET/BJH), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), CNH Analysis, Thermogravimetry (TG/DTG) and photoelectron spectroscopy X-ray (XPS). The CO2 adsorption experiments were carried out under the following conditions: 100 mg of adsorbent, at 25 ?C under a flow of 100 ml/min of CO2, atmospheric pressure and the adsorption variation in time 10-210 min. The X-ray diffraction with the transmission electron micrographs for the samples synthesized and functionalized, MCM-41 and SBA-15 showed characteristic peaks of hexagonal mesoporous structure formation, showing the structure thereof was obtained. The method used was efficient reflux according to XPS and elemental analysis, which showed the presence of amines in the starting materials. The functionalized SBA -15 samples were those that had potential as best adsorbent for CO2 capture when compared with samples of MCM-41, obtaining the maximum adsorption capacity for SBA-15-P sample / A intensa utiliza??o de m?quinas e motores queimando combust?veis despeja na atmosfera imensas quantidades de di?xido de carbono (CO2), causando a intensifica??o do Efeito Estufa. As mudan?as clim?ticas que v?m ocorrendo no mundo est?o diretamente relacionadas ?s emiss?es de gases de efeito estufa, principalmente CO2, devido, sobretudo, ao uso excessivo de combust?veis f?sseis. A busca por novas tecnologias para minimizar os impactos ambientais decorrentes deste fen?meno vem sendo investigadas. O sequestro de CO2 ? uma das alternativas que pode ajudar a minimizar as emiss?es desses gases. O CO2 pode ser capturado pela tecnologia p?s-combust?o, atrav?s do processo de adsor??o, utilizando adsorventes seletivos para este fim. Com este objetivo, foram sintetizados, pelo m?todo hidrot?rmico a 100?C, materiais mesoporosos do tipo MCM-41 e SBA-15. Ap?s as s?nteses os materiais foram submetidos ? etapa de calcina??o e, posteriormente, funcionalizados com diferentes tipos de aminas (APTES, MEA, DEA e PEI), atrav?s do m?todo de refluxo. As amostras funcionalizadas com as aminas foram testadas nos ensaios de adsor??o de CO2 afim de avaliar suas capacidades de adsor??o, bem como, foram submetidas a diversas an?lises de caracteriza??o no intuito de avaliar a efici?ncia do m?todo utilizado para a funcionaliza??o com as aminas. As t?cnicas f?sico-qu?micas utilizadas foram: Difra??o de Raios-X (DRX), Adsor??o e Dessor??o de nitrog?nio (BET/BJH), Microscopia eletr?nica de varredura (MEV), Microscopia eletr?nica de transmiss?o (MET), An?lise elementar CNH, Termogravimetria (TG/DTG) e Espectroscopia fotoeletr?nica de Raios-X (XPS). Os ensaios de adsor??o de CO2 foram realizados nas seguintes condi??es: 100 mg de adsorvente, temperatura de 25 ?C sob fluxo de 100 mL/min de CO2, press?o atmosf?rica e com varia??o no tempo de adsor??o de 10 a 210 min. Os difratogramas de Raios-X juntamente com as micrografias eletr?nicas de transmiss?o para as amostras sintetizadas e funcionalizadas, MCM-41 e SBA-15, apresentaram os picos caracter?sticos da forma??o de estrutura mesoporosa hexagonal, evidenciando que a estrutura do mesmo foi obtida. O m?todo de refluxo utilizado foi eficiente segundo as an?lises de elementar e XPS, na qual, mostrou a presen?a das aminas nos materiais de partida. As amostras funcionalizadas de SBA-15 foram as que tiveram melhor potencial como adsorvente para captura de CO2 quando comparadas com as amostras de MCM-41, obtendo a m?xima capacidade de adsor??o para a amostra SBA-15-P

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The significant increase of carbon dioxide emissions in the atmosphere comes intensifying the global warming. The search for energetic source that turn emission down is of great importance, as well as the use of complementary actions like dioxide carbon capture process of the main emissions sources. From among some processes already very well-known industrially highlights chemical absorption with alkanolamine, which shows some disadvantages in being costly and generate waste derived from recovery. The use gas-solid selective in carbon dioxide adsorption has very advantages over absorption liquid amine such as easy handling without risks to the environment and recovering of adsorbent material, being possible to use industries plants with continuous flux. In this context were synthesized through hydrothermal method two materials of family M41S of type MCM-41 and MCM-48. Then the materials were impregnated with ethylenediamine by wet impregnation method. These materials were used for the carbon dioxide adsorption process and were characterized by several physic-chemical techniques. The powder X-ray diffraction patterns of the samples showed all peaks characteristics of MCM-41 and MCM-48 before and after impregnation with amines. The absorption spectrum in the infrared region showed bands due to Si-O and O-Si-O bonds in all materials and N-H bonds due to presence of amine in the supports after impregnation process. The thermogravimetric curves showed that stability of material containing amines is up to 100 °C. The materials showed N2 adsorption isotherms type IV, some with hysteresis type H1 and high surfaces areas (over 1000 m2 g-1). Carbon dioxide capture tests in flux system and atmosphere pressure showed significant drawbacks in the capture capacities of carbon dioxide for the materials impregnated with ethylenediamine in comparison to the values obtained with the MCM-41 and MCM-48 supports alone. Tests with closed system and pressure variation in the range of 0.5 to 30 bar allowed the construction of the isotherms to prepared materials of which were fitted using the Langmuir model. The results showed that the samples of MCM-41 and MCM-48 without impregnation are favorable for applications where high pressures are required. / O aumento significativo das emissões de dióxido de carbono na atmosfera vem acentuando o efeito do aquecimento global. A busca por fontes energéticas que minimizem as emissões é de grande importância, como também o uso de ações complementares como processos para captura deste gás das principais fontes emissoras. Dentre alguns processos já bem conhecidos industrialmente, destaca-se a absorção química com alcanolaminas, a qual apresenta algumas desvantagens por ser dispendiosa e gerar rejeitos da sua recuperação. O uso da adsorção gás-sólido seletiva de dióxido de carbono tem muitas vantagens sobre a absorção com aminas líquidas, tais como: fácil manipulação sem riscos ao ambiente, e recuperação do material adsorvente, podendo-se utilizar plantas industriais com fluxo contínuo. Neste contexto, foram sintetizados através do método hidrotérmico dois materiais da família M41S do tipo MCM-41 e MCM-48. Em seguida os materiais foram impregnados com etilenodiamina, através do método de impregnação por via úmida. Estes materiais foram utilizados para o processo de adsorção de dióxido de carbono e foram caracterizados por diversas técnicas físico-químicas. Os difratogramas de raios-X das amostras sintetizadas apresentaram os picos característicos do MCM-41 e do MCM-48 antes e após a impregnação com aminas. Os espectros de absorção na região do infravermelho mostraram bandas devido às ligações Si-O e O-Si-O em todos os materiais e de ligações N-H devido à presença da amina nos suportes após a impregnação. As curvas termogravimétricas mostraram que a estabilidade do material contendo aminas é de até 100 °C. Todos os materiais apresentaram isotermas de adsorção de N2 do tipo IV, alguns com histerese do tipo H1 e elevadas áreas superficiais (acima de 1000 m2 g-1). Os testes de captura de dióxido de carbono em sistema com fluxo e pressão atmosférica mostraram significativas reduções nas capacidades de captura para os materiais impregnados em comparação com os valores obtidos com os suportes MCM-41 e MCM-48. Testes com sistema fechado e variação de pressão na faixa de 0,5-30 bar permitiram o levantamento de isotermas de equilíbrio para os materiais preparados as quais foram ajustadas através do modelo de Langmuir. Os resultados mostraram que as amostras de MCM-41 e MCM-48 são favoráveis para aplicações onde altas pressões são requeridas.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-30T16:52:44Z No. of bitstreams: 1 RAPHAEL DA SILVA EDUARDO - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2014..pdf: 2452018 bytes, checksum: 88b5f90f5371eb8c9bb004e2e69c6bd8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-30T16:52:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RAPHAEL DA SILVA EDUARDO - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2014..pdf: 2452018 bytes, checksum: 88b5f90f5371eb8c9bb004e2e69c6bd8 (MD5) Previous issue date: 2014 / Capes / A síntese de Fischer-Tropsch, reação de polimerização de gás de síntese na presença de um catalisador, se apresenta como uma oportunidade sustentável de geração de combustíveis de alta qualidade. Diante da necessidade de desenvolvimento de novos materiais, este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho de catalisadores Fe/Cu/K/SBA-15TEOS e Fe/Cu/K/SBA-15CCA na síntese de Fischer-Tropsch. Os catalisadores foram preparados utilizando peneiras moleculares do tipo SBA-15 como suporte, sintetizadas com diferentes fontes de sílica (tetraortosilicato-TEOS e cinzas da casca de arroz-CCA). Os metais foram impregnados por via úmida, utilizando sais como precursores metálicos. As peneiras moleculares SBA-15TEOS e SBA-15CCA foram caracterizadas por Difração de raios X (DRX), Espectrometria de raios x de Energia Dispersiva (EDX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Capacidade de Adsorção Física de Nitrogênio (BET). Os catalisadores Fe/Cu/K/SBA-15TEOS e Fe/Cu/K/SBA-15CCA foram caracterizados por Difração de raios X (DRX), Espectrometria de raios x de Energia Dispersiva (EDX), Capacidade de Adsorção Física de Nitrogênio (BET) e Redução a Temperatura Programada (RTP). Pelos resultados obtidos, a peneira molecular SBA-15CCA se assemelhou à SBA-15TEOS, sendo caracterizadas como materiais mesoporosos de morfologia típica, porém com resultados distintos de área específica (490 m2/g para SBA-15TEOS e 112 m2/g para SBA-15CCA). Os catalisadores apresentaram composições de sílica, ferro, cobre e potássio nas proporções pré-definidas e boa dispersão sobre a peneira molecular, a qual manteve sua estrutura mesoporosa, porém com redução de área específica após impregnação (257,3 m2/g para Fe/Cu/K/SBA-15TEOS, 91,7 m2/g para Fe/Cu/K/SBA15CCA). Pelos resultados de RTP, foi possível verificar as faixas de temperatura de redução típicas das fases óxidas do ferro e a influência do cobre nesse processo. A avaliação catalítica na síntese de Fischer-Tropsch foi satisfatória na razão molar H2/CO de 1:1, convergindo a altas frações de hidrocarbonetos líquidos. O catalisador Fe/Cu/K/SBA-15TEOS proporcionou excelente conversão a hidrocarbonetos de frações mais pesadas C10+ (78,18%); o catalisador Fe/Cu/K/SBA-15CCA apresentou moderada conversão a hidrocarbonetos líquidos C5+ (54,47%). / The Fischer-Tropsch polymerization reaction of synthesis gas in the presence of a catalyst, is presented as a sustainable opportunity to generate high quality fuels. Given the need for development of new materials, this work aims to evaluate the performance of catalysts Fe/Cu/K/SBA-15TEOS and Fe/Cu/K/SBA-15CCA in Fischer-Tropsch synthesis. The catalysts were prepared using molecular sieves type SBA-15 as support, synthesized with different silica sources (TEOS - tetraortosilicate and rice husk ash - CCA). The metals were impregnated wet method using metal salts as precursors. The molecular sieves SBA-15TEOS and SBA-15CCA were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray Spectrometry Energy Dispersive (EDX), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Physical Adsorption Capacity of Nitrogen (BET). The Fe/Cu/K/SBA-15TEOS and Fe/Cu/K/SBA-15CCA catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray Spectrometry Energy Dispersive (EDX), Physical Adsorption Capacity of Nitrogen (BET) and Temperature Programmed Reduction (TPR). From the results obtained, the molecular sieve SBA15CCA resembled the SBA-15TEOS, being characterized as mesoporous materials typical morphology, but with different results of specific area (490 m2/g for SBA15TEOS and 112 m2/g for SBA- 15CCA). The catalysts showed compositions of sílica, iron, potassium and copper in pre-defined and good dispersion of the molecular sieve, which retained its mesoporous structure proportions, but with reduced specific area after impregnation (257.3 m2/g for Fe/Cu/K/SBA-15TEOS 91.7 m2/g for Fe/Cu/K/SBA-15CCA); By the TPR results, it was possible to check the temperature ranges typical reduction of iron oxides phases and the influence of copper in this process. The catalytic reviewed in Fischer-Tropsch synthesis was satisfactory molar ratio H2/CO of 1:1, the converging high fractions of liquid hydrocarbons. The catalyst Fe/Cu/K/SBA-15TEOS provided excellent conversion to hydrocarbons heavier fractions C10+ (78.18%); Fe/Cu/K/SBA-15CCA catalyst showed moderate conversion to liquid hydrocarbons C5+ (54.47%).