Orientadores: Munir Salomão Skaf, Vitor Rafael Coluci / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T13:27:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Faro_TatianaMellodaCosta_M.pdf: 2906176 bytes, checksum: c28c56bc08c5c23e3a6f8668b1148162 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Zeólitos são aluminossilicatos cuja estrutura consiste em tetraedros TO4 (com T=Si,Al) que compartilham todos os seus vértices com os tetraedros vizinhos, formando uma rede tridimensional altamente porosa e de baixa densidade. A substituição de Si por Al na matriz zeolítica leva à formação de uma carga total negativa, contrabalanceada pela presença de cátions trocáveis no material. Os zeólitos são objetos de estudo importantes por serem muito usados na indústria como peneiras moleculares, trocadores iônicos e catalisadores. A localização dos cátions trocáveis nos sítios cristalográficos de um zeólito e a identidade desses cátions são fatores que governam a adsorção de gases e outras moléculas pequenas no zeólito e o comportamento catalítico dos zeólitos. Embora várias técnicas experimentais sejam usadas para caracterizar tais cátions, é comum ocorrerem situações nas quais alguns dos cátions trocáveis não conseguem ser localizados com exatidão pelos métodos experimentais; nesses casos, estudos computacionais por simulações de Dinâmica Molecular (DM) são bastante úteis para ajudar a elucidar o posicionamento dos cátions trocáveis na estrutura zeolítica e as suas respectivas mobilidades. Neste trabalho, realizamos simulações de Dinâmica Molecular dos zeólitos NaX e BaX na aproximação da matriz rígida e considerando a vibração dos átomos da matriz com o objetivo de analisar a influência da vibração da matriz zeolítica na determinação de diversas propriedades do sistema, como o posicionamento dos cátions trocáveis e o espectro de absorção desses cátions na região do infravermelho longínquo. O zeólito NaX foi escolhido por ser o precursor de quase todos os outros zeólitos do tipo X, havendo assim muitos estudos experimentais sobre ele na literatura; já o zeólito BaX é importante pois as faujasitas de bário são usadas na indústria em processos de separação de moléculas aromáticas, como os xilenos / Abstract: Zeolites are aluminosilicates whose structure consists of TO4 tetrahedra (with T=Si,Al) that share all its corners with the neighboring tetrahedra, thus forming a three-dimensional network highly porous and with a low density. The substitution of Si with Al in the zeolitic matrix leads to the generation of a net negative charge, balanced by the presence of exchangeable cations in the material. Zeolites are important objects of study because they are used industrially as molecular sieves, ion exchangers and catalysts. The location the exchangeable cations in the zeolite crystallographic sites and the identity of these cations are factors that govern the adsorption of gases and other small molecules in the zeolite and the catalytic behavior of the zeolite. Although many experimental techniques are used to characterize those cations, there are situations in which some of the exchangeable cations can not be located accurately by experimental methods; in these cases, computational studies by Molecular Dynamics (MD) simulations are very useful to help elucidate the location of the exchangeable cations in the zeolitic structure and its respective mobilities. In this work, we carried out molecular dynamics simulations of the zeolites NaX and BaX in the rigid matrix approximation and considering the vibration of the matrix atoms with the intention to analyze the influence of the vibration of the zeolitic matrix in the determination of several properties of the system, such as the location of the exchangeable cations and the absorption spectra of these cations in the far infrared region. Zeolite NaX was chosen because it is the precursor of almost all other type-X zeolites, so there are many experimental studies about it in the literature; zeolite BaX is important because barium faujasites are used in the industry in the separation process of aromatic molecules, such as xylenes / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Submitted by Lúcia de Fátima Imbiriba de Sousa (lfis@ufpa.br) on 2017-12-15T14:36:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ArenitoZeoliticoPropriedades.pdf: 2331358 bytes, checksum: b36661e5593d98a3f878f2517a825fb7 (MD5) / Approved for entry into archive by Lúcia de Fátima Imbiriba de Sousa (lfis@ufpa.br) on 2017-12-15T14:37:46Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ArenitoZeoliticoPropriedades.pdf: 2331358 bytes, checksum: b36661e5593d98a3f878f2517a825fb7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-15T14:37:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ArenitoZeoliticoPropriedades.pdf: 2331358 bytes, checksum: b36661e5593d98a3f878f2517a825fb7 (MD5) Previous issue date: 2011-08-29 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O uso adequado de pozolanas possibilita a produção de cimentos especiais, de menor custo de fabricação e de maior durabilidade que os correspondentes sem adição. O emprego dessas adições minerais possibilita ganhos significativos em termos de produtividade e uma extensão da vida útil dos equipamentos de produção e da própria jazida de calcário, também ajudando na diminuição de CO2 lançados na atmosfera. As zeólitas têm sido utilizadas como material pozolânico em misturas com “terras vulcânicas” e água, nas construções, desde o tempo do antigo Império Romano. Nos dias atuais, existem poucos trabalhos na literatura científica envolvendo reatividade pozolânica de zeólitas naturais na incorporação das mesmas na composição do Cimento Portland. Na Região nordeste do Brasil é conhecida a ocorrência de zeolitas sedimentares relacionadas a arenitos da Formação Corda (Bacia do Parnaíba), descoberta nos anos 2000, pelo Serviço Geológico do Brasil. Estes arenitos são constituídos principalmente por quartzo, zeolitas (estilbita) e argilominerais (esmectita). Vale ressaltar que, apesar de terem sido bem investigadas do ponto de vista geológico, ainda não há perspectivas de exploração desses depósitos, e nem aplicações industriais definidas. O objetivo principal desse trabalho consiste em avançar na compreensão dos fatores que governam a qualidade e o desempenho dos Cimentos Portland aditivados com este arenito zeolítico. Para isto a estrutura do trabalho foi dividida em três etapas principais, relacionadas a três objetivos específicos, de modo que os resultados sejam apresentados na forma de três artigos científicos, descritos a seguir: - Avaliação da atividade pozolânica de zeolita natural presente no arenito, para ser empregada como adição mineral em cimentos Portland. - Determinar qual a fração granulométrica que proporciona a maior concentração de zeolita e esmectita e a temperatura de calcinação que acarreta a maior atividade pozolânica. - Estabelecimento da melhor proporção de arenito zeolítico ativado termicamente para ser incorporada como adição mineral em cimentos Portland. Em todas as etapas, diferentes técnicas instrumentais foram utilizadas para a caracterização química e mineralógica dos materiais de partida e produtos derivados (argamassas com cal + arenito, argamassas com cimento Portland + arenito, pastas de cimento Portland + arenito), como: a espectroscopia de fluorescência de raios-x, difratometria de raios-x, análise termogravimétrica e termodiferencial, e microscopia eletrônica de varredura. Para avaliação das propriedades físicas foram realizadas a calorimetria de condução e os ensaios mecânicos de resistência à compressão simples em argamassas de cimento Porltand. No programa experimental da primeira etapa, o arenito zeolítico passou por beneficiamento através da remoção, por peneiramento, do quartzo e outros minerais inertes, de modo a concentrar a zeólita estilbita e com isto verificar as propriedades pozolânicas deste mineral. Na segunda etapa, após caracterização das amostras do primeiro, empregou-se o arenito zeolítico passante nas peneiras 200# e 325# e calcinados às temperaturas de 150ºC, 300ºC e 500ºC. Finalmente, na terceira etapa, utilizou-se o arenito zeolítico passante na peneira 200# e calcinado à temperatura de 500ºC misturados em proporções diferenciadas (10, 20 e 30%) nas argamassas. Os resultados da primeira etapa, que culminaram no primeiro artigo, mostraram que o arenito zeolítico acelerou a hidratação do cimento Portland devido à extrema finura do material. O arenito apresentou atividade pozolânica, sendo a estilbita responsável por este comportamento. Entretanto, a reatividade foi ligeiramente inferior ao mínimo exigido para ser empregado em escala industrial como pozolana. Estudos complementares foram necessários para averiguar se o tratamento térmico entre 300oC e 400o C poderiam aumentar a atividade pozolânica do arenito devido a destruição da estrutura cristalina tanto da estilbita quanto da esmectita presente no arenito. Para a segunda etapa, os resultados da amostra peneirada em 200# foi a mais adequada porque apresentou elevada concentração de estilbita e um percentual maior de material passante em comparação a amostra da peneira 325#, 15% contra 2%. A temperatura de calcinação de 500ºC foi a que proporcionou a maior atividade pozolânica em razão da destruição mais efetiva da estrutura cristalina, tanto da estilbita como da esmectita. As temperaturas mais moderadas com 150ºC e 300ºC não foram suficientes. As argamassas com o arenito passante na peneira 200# e calcinado a 500ºC alcançaram os valores limites mínimos exigidos para que um material seja considerado pozolânico, no caso, 6 MPa para argamassas de cal hidratada e 75% para o índice de atividade pozolânica (IAP). Os resultados da terceira etapa mostraram que, o arenito zeolítico AZ2-3 com a proporção de 10% incorporado no Cimento Portland do tipo CPI-S, apresentou melhor resultado de resistência à compressão simples e propriedades mineralógicas adequadas entre as amostras analisadas para a provável produção de um cimento comercial do tipo CPII-Z. De um modo geral, conclui-se que o arenito zeolítico da Região nordeste do Brasil possui potencial na viabilização de produção de um cimento CPIIZ, que tem segundo norma ABNT – NBR 11578, de 6 a 14% de pozolana como adição mineral no cimento Portland. Apesar da resistência da argamassa com 10% de AZ2-3 ter ficado bem próximo a resistência da argamassa de referência com 100% de CPI-S, estudos mais aprofundados de outras proporções de arenito adicionados no cimento deverão ser realizados para verificação das propriedades exigidas por norma para sua eventual comercialização. / The proper use of pozzolans enables the production of special cements with lower manufacturing cost and higher durability in comparison with cements without mineral additions. It also enables significant gains in productivity and extending equipments life in the fabric, limestone reserves, and also helping in the reduction of CO2 release into the atmosphere. Zeolites have been used as pozzolanic material in mixtures with Fuller’s Earth and water in buildings from the ancient Roman Empire. Nowadays, there are many discussions involving pozzolanic reactivity of natural zeolites in the incorporation of Portland cement. In the Northeastern region of Brazil, sedimentary zeolites related to sandstones of the Parnaiba Basin wer discovered by the Geological Survey of Brazil in the 2000s. These sandstones are mainly composed by quartz, natural zeolites (estilbity) and clay (smectite). Preliminary studies have pointed that this sandstone may be used as pozzolanic material in Portland cements. The material must be previously sieved to remove quartz and thermally activated, since stilbite is a zeolite with low pozzolanic activity. The main objective of this work is to advance the understanding of the factors that govern the quality and performance of Portland cement modified with this zeolitic sandstone. For this work the structure was divided into three main stages, related to three specific objectives, so that the results are presented in the form of three scientific papers, described as follow: - Evaluation of the natural pozzolanic activity of the zeolitic sandstone to be used as mineral addition in the Portland cement. - The determination of which particle size provides the highest zeolite and smectite concentration, besides the calcination temperature that leads to a higer pozzolanic activity. - The establishing of the best amount of thermally activated zeolitic sandstone to be incorporated as a mineral addition in the Portland cement. During all phases, different instrumental techniques were used for the chemical and mineralogical characterization of the starting materials and products (sandstone + lime mortar, mortar with Portland cement + sandstone + Portland cement pastes sandstone), including: spectroscopy x-ray fluorescence, x-ray diffraction, thermal analysis and scanning electron microscopy. Heat-flow calorimetru assays were carried out to evaluate the physical properties, besides mechanical testing of compressive strength of cement mortars Porltand. In the first stage of the experimental program, the zeolitic sandstone was sieved into different granulometric fractions in order to remove the inert phases (quartz and other minerals), and concentrate the zeolite for further pozzolanic assays. In the second stage, after the first characterization of the samples, we used the zeolitic sandstone that passed in the # 200 and # 325 sieves and calcined at temperatures of 150º C, 300° C and 500° C. Finally, in the third stage, # 200 fraction was calcined at 500 ° C and mixed in different proportions (10, 20 and 30%) in the mortar. The results of the first stage, which culminated in the first article showed that the zeolitic sandstone accelerated the hydration of Portland cement due to the extreme fineness of the material. The sandstone showed pozzolanic activity, and estilbite is the main responsible for this behavior. However, the reactivity was slightly lower than the minimum required to be employed as pozzolan on an industrial scale. Additional studies are needed to ascertain if the thermal treatment between 400° C and 300o C could increase the pozzolanic activity of the sandstone due to the destruction of the crystalline structure of both estilbite and smectite. For the second stage, the results showed that the # 200 fraction was the most suitable because of the higher estilbite concentration (15%) in comparison to the # 325 ssample (2%). The calcination temperature of 500º C has provided the highest pozzolanic activity due to more effective destruction of the crystalline structure of both estilbite and smectite. More moderate temperatures of 150° C and 300° C were not enough. Mortars with the 200 # sample calcined at 500 ° C reached values smaller as those required for a material to be considered as a pozzolane, in this case, 6 MPa for mortar of lime and 75% for the pozzolanic activity index (IAP). The results showed from the third stage showed that the AZ2-3 mixture (10% of zeolitic sandstone incorporated in Portland cement type CPI-S), showed the best result of compressive strength and mineralogical properties of the samples suitable for the production a commercial cement type CPII-Z. In general, one concludes that the zeolitic sandstone from northeastern Brazil has the potential feasibility of producing a CPII-Z cement, whose pozolan contents ranges from 6 to 14% in the Portland cement, according to the ABNT - NBR 11578. Although the strength of the mortar with 10% of AZ2- 3 has reached resistance values close to the reference mortar with 100% of CPI-S, further studies should be carried out in order to find better proportion of sandstone and to meet the requirements for future commercialization.

Orientador: Cirano Rocha Leite / Banca: José Barbosa de Madureira Filho / Banca: Max Brandt Neto / Banca: Nilso Barelli / Banca: Regina Helena de Almeida Santos / Resumo: As zeólitas constituem um grupo de materiais naturais ou sintéticos que se prestam aos mais diversos usos tecnológicos . Suas propriedades únicas fizeram destes materiais uns dos mais estudados nas últimas décadas. Há muito se reconhece a importância deste grupo de minerais para a compreensão dos processos associados à gênese de alguns tipos de rochas, inicialmente das rochas vulcânicas (FRANCO, 1952) e pouco depois de algumas rochas sedimentares (COOMBS et al., 1959)...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Orientador: José Geraldo Nery / Banca: Eduardo Ferreira Molina / Banca: Iêda Aparecida Pastre Fertonani / Banca: Leandro Martins / Banca: Marcelo de Freitas Lima / Resumo: A conversão de glicerol em produtos de maior valor econômico tornou-se atrativa devido à grande produção deste composto na indústria de biodiesel, onde ele é gerado como co-produto. As zeólitas (aluminosilicatos) e os materiais mistos (zeólitas contendo metais de transição) têm sido amplamente estudados como potenciais catalisadores para as reações de transformação do glicerol em outros produtos. No presente trabalho cromosilicatos cristalinos com estrutura MFI foram sintetizados, caracterizados e utilizados como catalisadores em reações de transformação do glicerol em acetaldeído e acroleína em uma única etapa. Os resultados experimentais mostraram que o catalisador possui espécies de cromo que atuam como sítios catalíticos ácidos e oxidantes. A conversão de glicerol foi de 97% e as reações envolvidas foram à desidratação, oxidação do glicerol e compostos intermediários, além do craqueamento, levando a formação dos principais produtos, o acetaldeído (30%) e a acroleína (10%). Foi proposto um caminho reacional para a formação dos intermediários observados e um mecanismo reacional envolvendo o ciclo catalítico dos sítios oxidantes do catalisador. O uso do cromosilicato apresentou vantagens em relação ao aluminosilicato, além de maior rendimento de acetaldeído, menor formação de coque foi também observada, destacando a importância da combinação de sítios ácidos e oxidantes no catalisador / Abstract: Glycerol conversion into more valuable products became attractive due to large glycerol production from the biodiesel industry, where it is generated as a byproduct. Zeolites (aluminum silicates) and mixed materials (zeolites containing transition metals) have been widely studied as potential catalysts for reactions of glycerol transformation into other products. In this work, crystalline chromium silicates with MFI structure where synthesized, characterized and used as catalysts in the one step glycerol transformation into acetaldehyde and acrolein. Experimental results have shown that the catalyst possess chromium species that act as acid and oxidizing catalytic sites. Glycerol conversion was of 97% and the reactions involved were dehydration, oxidation of glycerol and intermediate compounds, and cracking, leading to the formation of the main products, acetaldehyde (30%) and acrolein (10%). A reaction pathway was proposed for the formation of observed intermediates and also a reaction mechanism involving the oxidative sites catalytic cycle. Chromium silicate use presented advantages when compared to aluminum silicate, besides the higher acetaldehyde yield, it was also observed lower coke formation, highlighting the importance of oxidation and acid sites combination in the catalyst / Doutor

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:26:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 330264.pdf: 3157942 bytes, checksum: 075600e3d83e81f9671bd3824da32548 (MD5) Previous issue date: 2014 / O presente estudo apresenta o desenvolvimento de uma rota de síntese para valorização de resíduos sólidos, por meio da obtenção de zeólitas. Para tanto, foram utilizados dois resíduos sólidos gerados em grande escala pelas indústrias de transformação no Brasil, o Lodo gerado pelo processo de anodização do alumínio e a Cinza gerada pela processo de combustão da casca do arroz. Os resíduos foram caracterizados segundo as normas ABNT NBR 10004, 10005, 10006 e 10007, onde ambos foram classificados como Classe IIA. Posteriormente foi realizada uma caracterização com fins tecnológicos dos resíduos, utilizando-se as técnicas de fluorescência de raios X, difração de raios X, análise térmica diferencial e termogravimétrica, distribuição de tamanho de partícula, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de infravermelho por transformada de fourier. Os resultados mostraram uma potencialidade do uso desses resíduos como material precursor para obtenção de Zeólitas. Para o estudo da síntese/cristalização das Zeólitas, foi realizada uma etapa anterior de moagem da composição em um moinho tipo rápido de laboratório por um tempo de 50 min. Após a moagem da composição a mesma foi adicionada a um reator para a síntese por meio hidrotermal, sob agitação em temperatura de 95±2°C, durante tempos variando entre 0 e 16 horas (0, 1, 2, 4 e 16 horas). Para cada síntese sob agitação foram ainda avaliadas mais quatro condições posteriores de cristalização em meio estático (0, 3, 9 e 27 horas) também a 95±2°C. Os produtos obtidos das diversas condições de síntese/cristalização foram caracterizados por fluorescência de raios X, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de infravermelho por transformada de fourier. Como resultado foram obtidos três diferentes tipos de Zeólitas onde as principais fases cristalizadas foram a Zeólita Hidroxisodalita e a Zeólita Na-P1. Observou-se também pequenas quantidades da Zeólita A para algumas condições investigadas. Os resultados obtidos mostram que é possível obter Zeólitas utilizando os resíduos como matérias-primas.<br> / Abstract: This study presents the development of a synthesis route for recovery of solid wastes by obtaining zeolites. For this purpose, two solid waste generated by large-scale manufacturing industries in Brazil were used, the sludge generated by anodizing aluminum process and Ash generated by the process burning of the chaff. The residues were characterized according to ABNT NBR 10004, 10005, 10006 and 10007, both of which were classified as Class IIa. Subsequently a characterization technological purposes of the waste was performed, using the techniques of X-ray fluorescence, X-ray diffraction, thermogravimetric and differential thermal analysis, particle size distribution, scanning electron microscopy and spectroscopy transform infrared fourier. The results showed a potentiality use of these wastes as starting material for obtaining zeolites. To study the synthesis / crystallization of zeolites was performed a previous step of milling the composition into a fast type laboratory mill for a time of 50 min. After grinding of the same composition was added to a reactor for the synthesis by hydrothermal medium under stirring at a temperature of 95 ± 2 ° C for times ranging between 0 and 16 hours (0, 1, 2, 4 and 16 hours). For each synthesis stirring was further assessed four subsequent crystallization condition static environment (0, 3, 9 and 27 hours) also at 95 ± 2 ° C. The products obtained from different synthesis conditions / crystallization were characterized by X-ray fluorescence, X-ray diffraction, scanning electron microscopy and infrared spectroscopy by fourier transform. As a result three different types of zeolites where the major crystallized phases were Hydroxysodalite zeolite and zeolite Na-P1 was obtained. We also observed small amounts of zeolite A for some conditions investigated. The results show that it is possible to obtain zeolites using the waste as raw material.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:29:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319764.pdf: 1305376 bytes, checksum: 00832c87ad6dc0a0d606e2d0c308cfaa (MD5) / Este trabalho teve como objetivo avaliar a possibilidade de aproveitamento na síntese de zeólitas do resíduo provenientes das indústrias de papel do estado de Santa Catarina, visando minimizar o impacto ambiental e diminuir os custos de acondicionamento do resíduo. O resíduo proveniente das indústrias de papel apresenta em sua composição: celulose, carbonato de cálcio e caulim. Nos processos de síntese de zeólitas tem se procurado utilizar matérias-primas economicamente viáveis, e neste aspecto, a utilização do caulim tem sido amplamente empregado, pois constitui uma fonte natural de silício e alumínio. A purificação do resíduo foi feita através do tratamento químico e térmico, por meio das etapas de calcinação inicial para remoção da celulose, seguida por lavagem ácida com HCl em diferentes concentrações, calcinação da fração sólida para obtenção do metacaulim como produto mais reativo e evaporação da fração líquida do resíduo para obtenção do CaCl2 utilizado na obtenção da zeólita 5A. Os cristais de zeólita 4A foram preparados por síntese hidrotérmica sob autoclavagem estática em diferentes temperaturas, tempos de cristalização e concentração de NaOH, tendo como fonte de alumínio e silício o metacaulim. A síntese da zeólita 5A foi feita por troca iônica com o CaCl2. Os produtos obtidos e os materiais de partida foram caracterizados por DRX, MEV, FTIR e TG/DSC e EAA. Alguns parâmetros de influência, como concentração de NaOH, tempo e temperatura de cristalização sobre os produtos finais cristalinos foram estudados. Os resultados mostraram que a temperatura de cristalização foi um fator fundamental para a síntese da zeólita na menor concentração, permitindo a obtenção da zeólita 5A através de troca iônica com zeólita 4A, resultando em um maior aproveitamento do resíduo e consequentemente maiores benefícios ambientais <br> / Abstract: This study had aimed to evaluate the possibility of use the residue from the paper industry in the state of Santa Catarina in the synthesis of zeolites. Allowing to minimize the environmental impact and reduce the cost of the packaging. The residue from the paper industry contains: cellulose, calcium carbonate and kaolin. In the process of the synthesis of the zeolites has been used materials economically viable, widely the kaolin, because it is a natural source of silicon and aluminum. The purification of the residue was performed using chemical and thermal treatment by means of the calcination for removal of the cellulose, followed by acid washing with HCl at different concentrations, calcination of the solid fraction for obtaining metakaolin which is the most reactive product and evaporation the liquid fraction of the residue to obtain the CaCl2 used to obtain the zeolite 5A. The crystals of zeolite 4A were prepared by hydrothermal synthesis with static autoclave using different temperatures, crystallization times and concentration of NaOH having as source aluminum and silicon the metakaolin. The synthesis of zeolite 5A was made by ion exchange with CaCl2. The obtained products and starting materials were characterized by XRD, SEM, FTIR TG/DSC and AAS. Some parameters of influence, like NaOH concentration, time and temperature of crystallization of the crystalline end-products were studied. The results showed that the crystallization temperature is a key factor in the synthesis of zeolite at lower concentration, allowing to obtain the 5A zeolite by ion exchange with zeolite 4A, resulting in a better utilization of waste and, therefore, higher environmental benefits.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2001-06-28Bitstream added on 2014-06-13T20:46:05Z : No. of bitstreams: 1 ruiz_m_dr_araiq_prot.pdf: 5101841 bytes, checksum: 0e68dd4621bfc99e8d1f860ee3c938e2 (MD5) / As zeólitas constituem um grupo de materiais naturais ou sintéticos que se prestam aos mais diversos usos tecnológicos . Suas propriedades únicas fizeram destes materiais uns dos mais estudados nas últimas décadas. Há muito se reconhece a importância deste grupo de minerais para a compreensão dos processos associados à gênese de alguns tipos de rochas, inicialmente das rochas vulcânicas (FRANCO, 1952) e pouco depois de algumas rochas sedimentares (COOMBS et al., 1959)...

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito à obtenção do título de Mestre. / Estudou-se a adsorção dos íons de ferro e manganês presentes em drenagem ácida de mineração (DAM) no Sul Catarinense, utilizando-se zeólitas do tipo 4A. As zeólitas foram obtidas a partir de um caulim comercial passando por uma reação hidrotermal. Para a realização dos estudos cinéticos foram coletadas amostras de DAM na mina A na cidade de Criciúma no estado de Santa Catarina. A remoção dos metais foi investigada variando a massa de zeólita e o tempo, com volume de DAM de 1,2 L, com concentração inicial de ferro e manganês de 100,49 mg/L e 4,54 mg/L. As massas de zeólita utilizadas foram de 5, 10, 15, 20 e 30 g. A concentração final dos íons de metais pesados na fase aquosa foi determinada usando Espectroscopia de Absorção Atômica. Os testes de absorção atômica ocorreram nos intervalos de tempo de: 5, 10, 15, 20, 30, 50, 70, 180, 360, 720 e 1440 min. O tempo de contato ideal para a remoção do ferro e do manganês foi de 60 min para as massas de 15, 20 e 30 g de zeólita. A análise dos resultados cinéticos evidencia que a zeólita 4A é eficiente na adsorção dos íons de ferro e manganês presentes na DAM. A modelagem que melhor descreve o comportamento da adsorção com relação aos metais estudados são as curvas de Langmuir. / In this work, it was studied the adsorption of iron and manganese present in acid mining drainage (AMD) in Southern of Santa Catarina, using type 4A - zeolite. The zeolites were obtained from a commercial kaolin through a hydrothermal reaction. To perform the kinetic studies, samples of DAM in the mine in the town of Criciúma in the state of Santa Catarina. The removal of metals was investigated by varying the mass of zeolite and time with a volume of 1.2 L of AMD, and initial concentration of iron and manganese 100.49 mg/L and 4.54 mg/L, respectively. The used zeolite masses were 5, 10, 15, 20 and 30 g. The final concentration of heavy metal ions in the aqueous phase was determined by atomic absorption spectroscopy. The tests occurred in atomic absorption times of 5, 10, 15, 20, 30, 50, 70,180, 360, 720 and 1440 min. The optimum contact time for removing iron and manganese was 60 min to the zeolite masses 15, 20 and 30 g. The results showed that the kinetic Type 4A - zeolite is efficient in adsorption of iron and manganese, present in AMD. The model that best describes the behavior of adsorption with respect to the metals studied was Langmuir curves.

Orientador: José Geraldo Nery / Banca: Tito José Bonagamba / Banca: Claudia Maria Guimarães de Souza / Banca: Valmir Fadel / Banca: Ieda Pastre Fertonani / Resumo: O principal objetivo desse trabalho foi a síntese, caracterização e aplicação de catalisadores heterogêneos para produção de biocombustíveis, especificamente a produção de biodiesel (ésteres metílicos e etílicos de ácidos graxos). Os catalisadores sintetizados consistem de materiais com estruturas cristalográficas mistas denominados estanhosilicatos. Além disso, destacam-se como objetivos específicos a obtenção de biocatalisadores compostos por lipases de Thermomyces lanuginosus imobilizadas nesses materiais e a sistemática caracterização desses estanhosilicatos por diferentes técnicas físico-químicas, com destaque para a espectroscopia de ressonância magnética nuclear no estado sólido com rotação em torno do ângulo mágico (MAS NMR), principalmente os experimentos de correlação heteronuclear 29Si- 119Sn pela técnica de REDOR (Rotational-Echo Double-Resonance) NMR. A aplicação catalítica dos estanhosilicatos resultou em conversões acima de 99,5wt.% em ésteres metílicos e etílicos utilizando óleos refinados (soja, palma, milho, girassol, canola e microalgas) como matérias-primas. Além dos altos rendimentos, na transesterificação de óleo refinado de palma (Elaeis guineesis) foram utilizadas condições reacionais similares às aplicadas industrialmente, porém utilizando-se catalisadores homogêneos básicos no processo. Também foram obtidas altas conversões de matérias-primas residuais, com destaque para rendimentos de ésteres metílicos de 99,0wt.% e 91,2wt.% em conversões de óleos residuais de soja e palma, respectivamente; assim como conversões de 86,8wt.% e 76,5wt.% de gorduras residuais de industrias processadoras de peixes e frangos, respectivamente. Os estanhosilicatos sintetizados também mostraram-se ser efetivos suportes para imobilização enzimática, apresentando satisfatórias produções de ésteres etílicos... / Abstract: The main purpose of this work was the synthesis, characterization and application of heterogeneous catalysts for the production of biofuels, specifically the biodiesel production (fatty acid methyl and ethyl esters). The catalysts synthesized consist of materials with mixed crystallographic structures, named stannosilicates. Furthermore, stand out as specific goals of this work the synthesis of biocatalysts, which consist of fungal lipases from Thermomyces lanuginosus immobilized by adsorption on the stannosilicates synthesized, and the systematic characterization of these materials by different physico-chemical techniques, especially the magic angle spinning nuclear magnetic resonance spectroscopy (MAS NMR), mainly by the heteronuclear correlation 29Si- 119Sn REDOR (Rotational-Echo Double-Resonance) NMR. The catalytic application of the stannosilicates resulted in yields above 99,5 wt.% of methyl and ethyl esters using refined oils (soybean, palm, corn, rapeseed, sunflower and microalgae) as feedstocks. In addition to the high yields, for the transesterification reaction of refined palm oil (Elaeis guineensis) were used similar reaction conditions to those applied industrially, but using homogeneous basic catalysts in the catalytic process. It were also obtained high conversions of residual feedstocks, specially methyl esters yields of 99,0 wt.% and 91,2 wt.% by the conversion of residual soybean and palm oils, respectively; as the yields and conversions of 86,8 wt.% and 76,5 wt.% of fish oil and poultry fat, respectively. The stannosilicates synthesized also shown to be effective inorganic supports for enzyme immobilization, presenting satisfactory yields of ethyl esters production by the enzymatic transesterification of refined palm oil (yields above 70,0wt.% using mild conditions, compared to those used in heterogeneous catalysis experiments). Additionaly, the ... / Doutor

Orientador: José Geraldo Nery / Banca: Ariano de Giovanni Rodrigues / Banca: Valmir Fadel / Resumo: Foram sintetizados neste trabalho novos vanadosilicatos, para suas sínteses foram utilizadas moléculas orgânicas derivadas de 3,5-dimetilpiperidina (SDAs 1 - 4) e 2,6-dimetilpiperidina (SDAs 5 - 8) em sua mistura reacional. Os vanadosilicatos foram nomeados seguindo a numeração dos SDAs utilizados em suas sínteses (VN1 a VN8). As caracterizações físico-químicas dos vanadosilicatos foram realizadas utilizando-se técnicas como difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia no infravermelho (FT-IR), espectroscopia Raman, espectroscopia no UV - Visível e ressonância magnética nuclear com rotação em torno do ângulo mágico (RMN-MAS) no estado sólido para os núcleos de 13C, 29Si e 51V. Os resultados experimentais indicam que as moléculas orgânicas podem atuar como agentes direcionadores de estrutura (SDAs). Os SDAs 1, 3, 4 e 5 direcionaram a formação dos vanadosilicatos VN1, VN3, VN4 e VN5 isomorfos ao titaniosilicato ETS-10 e ao vanadosilicato do tipo AM-6, enquanto os SDAs 2, 6, 7 e 8 direcionam a estrutura de novos vanadosilicatos (VN2, VN6, VN7 e VN8). Evidências experimentais da incorporação de vanádio na estrutura cristalina dos materiais foram obtidas por FT-IR, UV - Visível, 29Si RMN-MAS. Na espectroscopia no infravermelho (FT-IR) o sinal localizado na frequência 870 cm-1 é proveniente da vibração da ligação V-O e o sinal centrado na frequência 1030 cm-1 é proveniente da vibração dos grupos vanadila. Na espectroscopia no UV - Visível o comprimento de onda 600 nm representa os grupos vanadila e os comprimentos onda 450 e 545 nm indicam a presença de vanádios em coordenação octaédrica distorcida (VN2) e ordenada (VN1, VN3 e VN4), respectivamente. E no caso do RMN de 29Si o sinal centralizado em -93 ppm é proveniente de núcleos de silício da forma Si(3Si, 1V), estes dados comprovam... / Abstract: New vanadosilicates were synthesized in this work. They have been synthesized using organic molecules derivatives of 3,5-dimethylpiperidine (SDAs 1 - 4) and 2,6-dimethylpiperidine (SDAs 5 - 8) in their reactional mixture. The vanadosilicates were named using the same numbers of the SDA used in their synthesis (VN1 to VN8). Physicochemical characterization of the new vanadosilicates was carried out by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), infrared spectroscopy (FT-IR), Raman spectroscopy, UV - Visible spectroscopy (UV - Vis), solid state 13C, 29Si and 51V magic angle spinning nuclear magnetic resonance (MAS NMR) spectroscopy. The experimental results suggest that the organic molecules can act as structure directing agents (SDAs). The SDAs 1, 3, 4 and 5 directed the synthesis to the formation of vanadosilicates VN1, VN3, VN4 and VN5 isomorphs to titanosilicate ETS-10 and vanadosilicate AM-6; on the other hand the SDAs 2, 6, 7 and 8 show selectivity to the formation of new vanadosilicates (VN2, VN6, VN7 and VN8). Experimental evidences of the vanadium incorporation into the vanadosilicate framework were obtained by FT-IR, UV - Vis and 29Si MAS NMR. The infrared spectroscopy has a signal at the frequency of 870 cm-1 designed to the vibration of V-O bond and the signal at the frequency of 1030 cm-1 designed to the vibration of vanadyl groups. The UV - Vis spectroscopy reveals the presence of vanadyl groups at 600 nm and the wavelengths 450 and 545 nm indicate the presence of distorted (VN2) and ordely (VN1, VN3 and VN4) octahedrally coordinated vanadium, respectively. And the 29Si MAS NMR shows a chemical shift centred at -93 ppm assigned to the Si(3Si, 1V) neighbourhood. UV - Vis spectroscopy and 29Si MAS NMR evidence that the vanadosilicates VN1, VN3, VN4 and VN5, isomorphs to ETS-10, show their framework more crystalline than the new ... / Mestre