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Previous issue date: 2017-06-07 / Alternativas de energias renováveis para produzir combustível estão em desenvolvimento, e um dos recursos disponíveis é a biomassa que pode substituir os combustíveis fósseis. A utilização de biomassa para a produção de combustíveis mais limpos requer investimento em tecnologia. A gaseificação de biomassas produz gás de síntese, porém, há necessidade de tecnologias de purificação para a retirada do contaminante H₂S (sulfeto de hidrogênio), o composto mais comum que contém enxofre encontrado em combustíveis fósseis e no gás de síntese química. Ele pode levar à poluição ambiental, causar problemas operacionais significativos nas plantas de conversão termoquímica danificando tubos e equipamentos e é conhecido como desativador ou veneno rápido na maioria dos catalisadores de óxido metálico utilizados em indústrias petroquímicas e químicas, ou no controle do CO e NOₓ emitidos nos exaustores automotivos. Uma das tecnologias de purificação é a adsorção. A dopagem e caracterização de 6 adsorventes da cinza do bagaço de cana-de-açúcar foram aplicados para esta finalidade, devido a sua elevada área superficial, distribuição de poros e característica porosa. Os adsorventes foram caracterizados por técnicas como difração de raios-X, adsorção/dessorção de N₂ através dos métodos Brunauer, Emmett e Teller e Barrett, Joyner e Halenda, espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier, microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia dispersiva por raios-X, análise granulométrica, pH, umidade, perda por ignição. Também foram caracterizadas as seguintes biomassas: casca de amendoim, casca de uva preta e bagaço de cana-de-açúcar por análises como poder calorífico, análise elementar, imediata e térmica, teor de umidade, análise granulométrica, composição química das fibras, densidade a granel. Os seis adsorventes estudados apresentaram uma boa distribuição de poros, suas isotermas obtiveram característica Tipo IV, de acordo com a IUPAC, que corresponde a materiais mesoporosos de diâmetro entre 2<dp<50 nanômetro, além de apresentarem uma área superficial média. As três biomassas apresentaram em suas características um bom rendimento para geração de calor devido ao alto valor do poder calorífico, ficando entre 14617kj.kg⁻¹ a 19155 kj.kg⁻¹, que significa um bom rendimento do processo termoquímico, bem como uma maior reatividade e produção de gás. Pelos estudos os três melhores adsorventes na adsorção do H₂S, devido a capacidade adsortiva foram selecionados e realizado um estudo cinético a partir dos dados obtidos em sistemas de leito fixo. Nestes estudos foram utilizados quatro modelos: Adams-Bohart, Thomas, Yan e Yoon-Nelson. Modelos utilizados para sistemas de leito fixo e que representam a curva de ruptura. Para este trabalho o melhor modelo para ajustar as curvas experimentais foi escolhido utilizando o coeficiente de determinação (R²>0,95) e, como resposta o modelo que mais se ajustou foi o de Yoon-Nelson para os três adsorventes: o adsorvente cinza pura obteve coeficiente de determinação 0,95; o adsorvente do processo hidrotermal obteve coeficiente de determinação de 0,99; e o adsorvente do método sol gel obteve coeficiente de determinação 0,88; verificando que o adsorvente do processo hidrotermal obteve o melhor ajuste. Para os demais adsorventes (MgO +cinza, ZnO+cinza e CuO+cinza) não se ajustaram bem a esse modelo. / Alternatives to renewable energy to produce fuel are in development, and one of the resources available is biomass that can replace fossil fuels. The use of biomass for the production of cleaner fuels requires investment in technology. Gasification of biomass produces synthesis gas, however, there is a need for purification technologies for H₂S contaminant removal. Hydrogen sulfide is the most common sulfur-containing compound found in fossil fuels and in chemical synthesis gas. It can lead to environmental pollution, cause significant operational problems in thermochemical conversion plants damaging pipes and equipment and is known as desactivator or quick poison in most metal oxide catalysts used in the petrochemical and chemical industries, or in the control of CO and NOₓ emitted In automotive exhaust fans. One of the technologies of purification is the adsorption. The doping and characterization of 6 adsorbents of sugarcane bagasse ash were applied for this purpose, due to their high surface area, pore distribution and porous characteristic. The adsorbents were characterized by techniques such as X-ray diffraction, adsorption / desorption of N₂ through the Brunauer, Emmett and Teller and Barrett, Joyner and Halenda methods, Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy with spectroscopy Dispersive energy by X-rays, particle size analysis, pH, humidity, loss by ignition. The following biomasses were also characterized: peanut bark, black peel and sugarcane bagasse by analyzes such as calorific value, elemental, immediate and thermal analysis, moisture content, grain size analysis, chemical composition of the fibers, Bulk The six adsorbents studied showed good pore distribution. Their isotherms obtained a Type IV characteristic, according to IUPAC, which corresponds to mesoporous materials with a diameter of 2 <dp<50 nanometers, in addition to having a medium surface area. The three biomasses presented in their characteristics a good yield for heat generation due to the high value of the calorific value, being between 1417 kj.kg⁻¹ to 19155 kj.kg⁻¹, which means a good yield of the thermochemical process, as well as a higher reactivity And gas production. By the studies the three best adsorbents in the adsorption of the H₂S, due to the adsorptive capacity were selected and a kinetic study was carried out from the data obtained in fixed bed systems. In these studies four models were used: Adams-Bohart, Thomas, Yan and Yoon-Nelson. Models used for fixed bed systems that represent the rupture curve. For this work, the best model for adjusting the experimental curves was chosen using the determination coefficient (R²> 0.95) and, in response, the most fitting model was the one of Yoon-Nelson for the three adsorbents: pure adsorbent Obtained a determination coefficient of 0.95; The adsorbent of the hydrothermal process obtained a determination coefficient of 0.99; And the adsorbent of the sol gel method obtained a determination coefficient of 0.88; Verifying that the adsorbent of the hydrothermal process obtained the best fit. For the other adsorbents (MgO + ash, ZnO + ash and CuO + ash) did not fit well for this model.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/26311 |
| Date | 07 June 2017 |
| Creators | MORAES, Sibéria Caroline Gomes de |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/5606017652367088, http://lattes.cnpq.br/6965029890444626, BARBOSA, Celmy Maria Bezerra de Menezes, SILVA, Valdinete Lins da, SILVA, Sérgio Peres Ramos da |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Engenharia Quimica, UFPE, 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 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/embargoedAccess |
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