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Previous issue date: 2016-01-15 / PRH-28 ANP / A presença de ácidos naftênicos no querosene de aviação (QAV) implica em
um aumento de sua acidez com efeito corrosivo elevado, diminuição da estabilidade
térmica, formação de sais insolúveis e depósitos de carbono. A remoção desses
compostos por adsorção é considerada uma alternativa eficiente, uma vez que
podem ser recuperados, purificados e comercializados para outros fins. A síntese e
caracterização de peneiras moleculares mesoporosas do tipo MCM-41 com
potencial aplicação em adsorção e catálise vêm sendo bastante estudada em função
de suas características, como elevada área superficial, diâmetro e volume de poros.
Neste contexto, este trabalho propôs a síntese de adsorventes do tipo MCM-41
modificados, visando à remoção de ácidos naftênicos em mistura modelo de QAV
(ácido n-dodecanóico em n-dodecano). Os adsorventes MCM-41, Sr-MCM-41, La-
MCM-41, Ce-MCM-41, Sr-La-MCM-41, Sr-Ce-MCM-41 foram sintetizados pelo
método hidrotérmico e caracterizados pelas técnicas de análise termogravimétrica
(TG), difração de raios-X (DRX), adsorção/dessorção de N2 através dos métodos
Brunauer, Emmett e Teller (BET) e Barrett, Joyner e Halenda (BJH), espectroscopia
na região do infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR), microscopia
eletrônica de varredura com espectroscopia de energia dispersiva por raios-X
(MEV/EDS) e pH do ponto de carga zero (pHpzc). Foi realizado um estudo para
seleção do adsorvente a ser utilizado nos estudos de adsorção. Com o adsorvente
selecionado, foram realizados estudos cinéticos e equilíbrio de adsorção em sistema
de banho finito. A partir dos dados obtidos, foi avaliado o sistema continuo de leito
fixo e os ciclos de adsorção/dessorção. O método hidrotérmico foi eficiente,
conforme os resultados obtidos pelas análises de caracterização, uma vez que após
a incorporação dos metais, os materiais mantiveram a estrutura padrão da MCM-41.
A partir do estudo do pHpzc verificou-se que a incorporação do metal alcalino terroso
Sr aumentou a basicidade de todos os materiais. O adsorvente Sr-Ce-MCM-41
apresentou maior estabilidade térmica, bem como maiores volume e diâmetro de
poros, apresentando também uma maior capacidade adsortiva. O estudo cinético
permitiu verificar que o equilíbrio foi atingido após 420 minutos, com capacidade de
0,64 gác.g-1
ads e % de remoção de 82,5%. A isoterma de adsorção apresentou
comportamento do tipo IV e a maior capacidade adsortiva quantificada na faixa de
concentração estudada foi de 0,8 gác.g-1
ads. O modelo cinético de Langmuir-
Freundlich e o modelo de Brunauer, Emmett e Teller (BET) representaram de forma
satisfatória os dados experimentais da cinética e equilíbrio de adsorção em sistema
de banho finito. No sistema de leito fixo, os tempos de ruptura e saturação da curva
foram afetados pela variação da vazão e da concentração de alimentação do leito.
Os dados experimentais foram ajustados ao modelo de Langmuir-Freundlich, uma
vez que foram desprezados os efeitos de resistência à transferência de massa e de
difusão. Os estudos de adsorção/dessorção indicaram a possibilidade de
recuperação de ácidos naftênicos visando seu posterior aproveitamento e aplicação.
O adsorvente estudado Sr-Ce-MCM-41 apresentou potencial para a remoção de
ácidos naftênicos presentes em QAV modelo nas condições estudadas. / The presence of naphthenic acids in the aviation kerosene (jet fuel) implies an
increase in its acidity with high corrosive effect, decreased thermal stability, formation
of insoluble salts and carbon deposits. The removal of these compounds by
adsorption is considered to be an effective alternative, since they can be recovered,
purified and sold for other purposes. The synthesis and characterization of
mesoporous molecular sieves MCM-41 type with potential application in adsorption
and catalysis have been extensively studied due to their characteristics, such as high
surface area, diameter and pore volume. In this context, this paper proposed the
adsorbent synthesis of MCM-41 modified type, aimed at removing naphthenic acid
mixed model of jet fuel (n-dodecanoic acid in n-dodecane). The MCM-41, Sr-MCM-
41, La-MCM-41, Ce-MCM-41, Sr-La-MCM-41, Sr-Ce-MCM-41 adsorbents were
synthesized by hydrothermal method and characterized by techniques
thermogravimetric analysis (TGA), X-ray diffraction (XRD), N2 adsorption/desorption
using the Brunauer, Emmett and Teller (BET) and Barrett, Joyner and Halenda (BJH)
methods, spectroscopy in the infrared Fourier transform (FT-IR), scanning electron
microscopy with energy dispersive spectroscopy X-ray (SEM/EDS) and pH of zero
charge point (pHpzc). A study was conducted to check the adsorbent for use in
adsorption studies. With the selected adsorbent, kinetic studies were performed and
adsorption equilibrium finite bath system. From the data obtained, we evaluated the
system continuous fixed bed and the cycles of adsorption/desorption. The
hydrothermal method was effective as the results of the characterization analyzes,
since after the incorporation of metals, materials maintained the pattern structure of
MCM-41. From the PHpzc study it was found that the incorporation of the alkaline
earth metal Sr increased basicity of all materials. The Sr-Ce-MCM-41 adsorbent has
higher thermal stability and higher pore volume and pore diameter, also having a
greater adsorption capacity. The kinetic study showed that equilibrium is reached
after 420 minutes, with a capacity of 0.64 gac.g-1
ads and % removal of 82.5%. The
adsorption isotherm presented type IV behavior and higher adsorptive capacity
quantified in the studied concentration range was 0.8 gac.g-1
ads. The kinetic model of
Langmuir-Freundlich and model of Brunauer, Emmett and Teller (BET) were
satisfactory experimental data of adsorption kinetics and equilibrium in finite bath
system. In the fixed bed system, the breakthrough time and saturation curve were
affected by varying the flow rate and the bed of the feed concentration. The
experimental data were fitted to the model of Langmuir-Freundlich, since the effects
of mass transfer resistance and diffusion were discarded. Studies of
adsorption/desorption indicated the possibility of naphthenic acid recovery aiming
their subsequent use and application. The adsorbent studied Sr-Ce-MCM-41 has
potential for the removal of naphthenic acids present in jet fuel model in the
conditions studied.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/17131 |
| Date | 15 January 2016 |
| Creators | NASCIMENTO, Graziele Elisandra do |
| Contributors | BARBOSA, Celmy Maria Bezerra de Menezes, DUARTE, Marta Maria Menezes Bezerra |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Engenharia Quimica, UFPE, Brasil |
| 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 UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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