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Previous issue date: 2016-08-25 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The increasing demand for oil and oil derived products contributed to the alarming increase in the gaseous pollutants emissions in general and mainly contributed to the increase in carbon monoxide (CO) emissions in the worldwide.
Besides being delivered on fossil fuels burning processes, a large amount of CO is also generated during the oil refining process, especially in the fluid catalytic cracking
unit (FCC). In order to reduce the costs associated to the CO oxidation catalysts many
efforts have been devoted to substitution of noble metals by non-noble transition metals, such as cobalt oxides and manganese oxides. However, the biggest challenge for this replacement is to keep the activity of these catalysts in the presence of interfering agents, such as SO2 and H2O, which might deactivate the catalysts or even inhibit the CO oxidation reaction. In this context, the aim of this study is to evaluate the
activity of cobalt and/or manganese catalysts, promoted or not by molybdenum and
supported on mesoporous molecular sieve type SBA-15 in the CO oxidation reaction
in the presence of SO2 (450 ppm) and H2O (10% V/V). These catalysts were prepared
by three different methods: (i) impregnation, (ii) deposition-precipitation using microwave and (iii) one-pot. It is noteworthy that the catalysts prepared by the methods of deposition-precipitation and one-pot represents a major breakthrough regarding to green synthesis methods, since they allowed representative savings of energy and water. It was found that the one-pot and deposition-precipitation methods yielded catalysts with high dispersion of the active phase and quite active in CO oxidation
reaction. Furthermore, analysis of XRD, Raman, EPR, UV-Vis, XPS and H2-TPR revealed that the one-pot method yielded better dispersion of the molybdenum species over the SBA-15 support, which provided excellent resistance to the cobalt and/or manganese catalysts to SO2 and H2O poisoning. Moreover, the catalysts promoted by
molybdenum and prepared by the deposition-precipitation method were composed by
cobalt or manganese molybdates, as indicated by XRD, Raman, UV-Vis and XPS techniques, which are less active in the CO oxidation reaction. The catalysts promoted by molybdenum and prepared by the impregnation method possessed a smaller
dispersion of the promoter, with the formation of molybdenum oxide, and thus reducing the resistance of these catalysts in the presence of the interfering agents. / A crescente demanda por petróleo e seus derivados contribuiu para o alarmante aumento das emissões de poluentes gasosos de um modo geral e principalmente contribuiu para o aumento das emissões do monóxido de carbono (CO)
em todo o mundo. Além de ser emitido em processos de queima de combustíveis
fósseis, grande quantidade de CO também é gerada durante o processo de refino do
petróleo, principalmente na unidade de craqueamento catalítico em leito fluido (FCC).
Com o objetivo de reduzir os custos associados aos catalisadores de oxidação do CO diversos esforços têm sido dedicados para a substituição dos metais nobres por metais de transição não nobres, tais como óxidos de cobalto e óxidos de manganês. Entretanto, o maior desafio para esta substituição é manter a atividade destes
catalisadores na presença dos agentes interferentes, SO2 e H2O, que atuam
desativando estes catalisadores ou mesmo inibindo a reação de oxidação do CO.
Neste contexto, o objetivo geral deste trabalho é avaliar a atividade de catalisadores de cobalto e/ou manganês, modificados ou não por molibdênio e suportados em peneira molecular mesoporosa tipo SBA-15 na reação de oxidação do CO na presença de SO2 (450 ppm) e H2O (10 % V/V). Estes catalisadores foram preparados por três diferentes métodos: (i) impregnação, (ii) deposição-precipitação utilizando micro-ondas e (iii) one-pot. Vale ressaltar que os catalisadores preparados pelos
métodos de deposição-precipitação e one-pot representam um grande avanço no que
se diz respeito a métodos verdes de síntese, pois permitiram grande economia de energia e de água. Foi constatado que os métodos one-pot e deposição-precipitação renderam catalisadores com elevada dispersão das fases ativas e bem ativos na reação de oxidação do CO. Além disso, as análises de DRX, Raman, EPR, UV-Vis,
XPS e H2-RTP revelaram que o método one-pot rendeu a melhor dispersão das espécies de molibdênio sobre o suporte de SBA-15, que conferiu excelente resistência aos catalisadores de cobalto e/ou manganês ao envenenamento por SO2 e H2O. Por outro lado, os catalisadores modificados por molibdênio e preparados pelo método de deposição-precipitação foram compostos por molibdatos de cobalto ou manganês, conforme indicado pelas técnicas de DRX, Raman,UV-Vis e XPS, fase menos ativa
na reação de oxidação do CO. Além disso, os catalisadores preparados pelo método
de impregnação e modificados por molibdênio possuíram menor dispersão do metal promotor, com formação de óxido de molibdênio, e, reduzindo assim, a resistência destes catalisadores na presença dos agentes interferentes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/8569 |
| Date | 25 August 2016 |
| Creators | Lima, Thiago de Melo |
| Contributors | Urquieta-González, Ernesto Antonio |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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