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TESE - VERSÃO FINAL.pdf: 4689503 bytes, checksum: c4799e55135511337527c79f7891b204 (MD5) / Os óxidos de enxofre, principalmente o SO2, são importantes poluentes atmosféricos
que provocam sérios problemas ambientais. O SO2 pode ser produzido a partir de
diversas fontes, incluindo fontes naturais. Dentre as fontes antropogênicas, a queima
de combustível é responsável por cerca de 80% das emissões de SO2. Por essa
razão, com o intuito de promover a melhoria na qualidade do ar, diversos órgãos
ambientais desenvolveram programas com legislações específicas para a emissão
de SO2. A fim de atender às legislações impostas pelos órgãos de controle
ambiental, as indústrias buscaram formas diversificadas de controlar a emissão ou
de reduzir a formação de SO2 nos seus processos. Dentre os processos de controle
de emissão de SO2 destaca-se o processo de adsorção em que óxidos de metais de
transição são aplicados como adsorventes para SO2. Os óxidos de ferro apresentam
propriedades importantes que os tornam promissores para o abatimento de SO2 em
correntes gasosas. Dessa forma, espinélios de ferro e magnésio dopados com Cu e
Al foram preparados pelo método da combustão a fim de obter materiais de
dimensões nanométricas. Os difratogramas de raios-X mostraram que para todos os
materiais foi formada a fase espinélio, majoritariamente, e, que, os íons alumínio
substituem isomorficamente os íons ferro. Porém, os materiais contendo cobre
apresentaram fase CuO segregada, confirmado pelas análises de TPR e FTIR
estrutural. Os perfis de dessorção termoprogramada de CO2 mostraram que a
incorporação de Al promoveu a formação de sítios básicos e a presença de cobre
diminui a basicidade do material. Os dados do DRX mostraram que os materiais
contendo Al apresentaram diâmetro de cristalito menores resultando em melhores
propriedades texturais (área superficial, diâmetro de poro e diâmetro de partícula),
enquanto que a presença de cobre apresentou o efeito inverso ao observado para o
alumínio. Os testes DeSOx mostraram que os materiais dopados com Al
apresentaram melhores desempenhos, principalmente em altas temperaturas. No
entanto, os materiais contendo cobre não apresentaram desativação total em
nenhuma temperatura analisada, estes resultados estão de acordo com as
propriedades ácido-base avaliadas nos perfis de TPD. Os resultados de DRIFTS-in
situ evidenciaram que na ausência de oxigênio ocorre a formação de sulfatos e a
presença de sulfitos foi observada pelos espectros de FTIR pós-teste. Os ensaios de
adsorção na presença de CO e CO2 sugerem que não há uma competição pelos
sítios, no entanto, houve deposição de compostos carbonáceos superficiais e
formação de magnetita a partir de 500°C, confirmados por termogravimetria. As
análises de EPR mostraram a presença de espécie Fe3+–O–Fe3+ de dimensões
nanométricas, sugeridos como sítios de adsorção de SO2. O mecanismo proposto
sugere que o centro redox para a sulfatação pode ser o átomo de ferro presente na
espécie analisada no EPR, evidenciado pela região de oxidação nos ensaios de
termogravimetria das amostras testadas. / Sulfur oxides, especially SO2, are important air pollutants causing serious
environmental problems. The SO2 can be produced from diverse sources, including
natural ones. Among the anthropogenic sources, fuel burning is responsible for about
80% of SO2 emissions. For this reason, several environmental agencies have
developed programs with specific legislation for the emission of SO2 to promote
improvements in air quality. In order to take account of the legislation imposed by
environmental agencies, industries sought diverse ways to control the emission or to
reduce SO2 formation in their processes. Among the SO2 emission control
processes, it is possible to highlight the adsorption process in which the transition
metal oxides are used as SO2 absorbents. The iron oxides have important properties
that make them promising for SO2 abatement in gaseous streams. Thus, spinels of
iron and magnesium doped with Cu and Al were prepared by combustion method to
obtain nanometric materials. The XRD patterns of X-rays show that for all materials
was formed mainly a spinel phase and that the aluminum ions isomorphically replace
the iron ions, however, the materials containing copper showed segregated CuO
phase, which was confirmed by analysis of TPR and FTIR structural. Thermal
Programmed desorption profiles of CO2 show that the uptake Al promotes the
formation of basic sites and the presence of copper reduces the basicity of the
material. The XRD data shows that the materials containing Al have smaller
crystallite diameter resulting in better textural properties (surface area, pore diameter
and particle diameter), while the presence of copper has the opposite effect to that
observed for aluminum. The DeSOx tests showed that the Al-doped materials were
better, especially at high temperatures. Though the materials containing copper did
not show complete deactivation analyzed in any temperature, these results are
consistent with the acid-base properties evaluated in the TPD profiles. In-situ
DRIFTS results showed that in the absence of oxygen the formation of sulfates
occurs and the sulfites presence were observed by post-test FTIR spectra. The
adsorption experiments in the presence of CO and CO2 suggest that there is no
competition for the sites, however there was deposition of superficial carbonaceous
compounds and formation of magnetite from 500°C that were confirmed by
thermogravimetric analysis. EPR analysis showed the presence of species Fe3+–O–
Fe3+ in nanometric dimensions that have been suggested as SO2 adsorption sites.
The proposed mechanism suggested that the redox center to the sulfatation may be
the iron atom presented in the analyzed species in the EPR, which was evidenced by
the oxidation region in the thermogravimetric analysis of the samples teste
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:192.168.11:11:ri/19176 |
| Date | 01 April 2015 |
| Creators | Rebouças, Esmeraldo Fábio Argolo |
| Contributors | Andrade, Heloysa Martins Carvalho, Mascarenhas, Arthur José Santos, Rodrigues, Lilian Maria Tosta Simplício, Figueiredo, Renan Tavares, Pontes, Luiz Antônio Magalhães |
| Publisher | Instituto de Química, Programa de Pós Graduação em Química, IQ, brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFBA, instname:Universidade Federal da Bahia, instacron:UFBA |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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