00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC
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Tipo: Dissertação
Título: Síntese de materiais mesoporosos impregnados com zircônia e aminas para adsorção de CO2
Título(s) alternativo(s): Synthesis of mesoporous materials impregnated with zirconia and amines for CO2 adsorption
Autor(es): Sacramento, Raisa Amorim
Primeiro Orientador: Silva, Antonio Osimar Sousa da
metadata.dc.contributor.referee1: Meili, Lucas
metadata.dc.contributor.referee2: Souza, Felipe Thiago Caldeira de
Resumo: Novas tecnologias para captura e separação de CO2 se fazem necessárias para reduzir a emissão desse gás de maior impacto no efeito estufa. Diversos estudos têm se voltado para a aplicação de matérias de sílica mesoporosa em processos de adsorção. O objetivo do presente trabalho foi a síntese de diversos materiais de sílica mesoporosa, através de diferentes tipos de surfactantes e na funcionalização dessas estruturas com grupos básicos para adsorção de CO2. Os materiais foram impregnados com dióxido de zircônio (ZrO2), polietilenimina (PEI) e (3-Aminopropil)trimetoxissilano (APTS) por um método pós-síntese através do processo de contato, nas proporções de 10%, 30% e 50% (m/m). E caracterizados por difratometria de raios X (DRX), análises termogravimétricas (TG/DTG), adsorção de nitrogênio a -196°C, espectroscopia de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os adsorventes preparados foram submetidos à avaliação da capacidade de adsorção do dióxido de carbono (CO2) através do método termogravimétrico. As estruturas de sílica mesoporosas altamente ordenadas SBA-15, SBA-16 e outras estruturas do tipo SBA, utilizando diferentes surfactantes, como Igepal CO630, BrijO20 e Brij93, foram sintetizadas. Os diâmetros médios de poros pelo método BJH apresentaram valores na faixa de 5 a 10 nm para a amostra SBA-15 (SBA-P123), 2 a 20 nm para a amostra tipo SBA-16 (SBA-F127 e SBABrij93) e valores na faixa de 2 a 4 nm para as amostras SBA-Igepal e SBA-BrijO20. As amostras SBA-Igepal e SBA-BrijO20 obtiveram os melhores resultados de área superficial, 1074 e 1075 m2∙g-1, respectivamente. Os resultados obtidos nos ensaios de adsorção demonstraram que houve uma redução na quantidade de CO2 adsorvido à medida que o teor de dióxido de zircônio impregnado aumenta, devido ao bloqueio dos poros das estruturas pelo ZrO2. Para as amostras impregnadas com PEI houve a tendência de quanto maior o teor da amina, maior a capacidade de adsorção de CO2 do material, porém para as amostras sintetizadas com Igepal CO630 e com BrijO20 houve um comportamento distinto, possivelmente esse comportamento se deve a obstrução dos poros destes materiais pelo orgânico, uma vez que estes materiais, apesar de possuírem as maiores áreas superficiais, apresentaram os menores valores de tamanho de poros. Os materiais impregnados com o aminossilano apresentaram o mesmo comportamento de adsorção das amostras impregnadas com a polietilenimina e a amostra de SBA-15 impregnada com 50% de APTS obteve o melhor resultado com uma capacidade de adsorção de 58 mgCO2∙g-1ads, correspondendo a um acréscimo de 87% na adsorção de CO2 quando comparado a amostra de SBA-15 pura.
Abstract: New technologies for CO2 capturing and separating are considered necessary to reduce the emission of gas with greater impact without greenhouse effect. Several studies have focused on an application of mesoporous silica materials in adsorption processes. The aim of the present work was the synthesis of several mesoporous silica materials, through different types of surfactants and in the functionalization of these structures with basic groups for CO2 adsorption. The materials were impregnated with zirconium dioxide (ZrO2), polyethyleneimine (PEI) and (3-Aminopropyl) trimethoxysilane (APTS) by a post-synthesis method through the contact process, in proportions of 10%, 30% and 50% wt. They were characterized by X-ray diffractometry (XRD), thermogravimetric analysis (TG / DTG), nitrogen adsorption at -196 ° C, absorption spectroscopy in the infrared region with Fourier transform (FT-IR) and scanning electron microscopy (SEM). The adsorbents prepared were subjected to an assessment of the adsorption capacity of carbon dioxide (CO2) by the thermogravimetric method. The highly ordered mesoporous silica structures SBA-15, SBA-16 and other SBA-like structures using different surfactants, such as Igepal CO630, BrijO20 and Brij93, were synthesized. The average pore diameters by the BJH method measuring 5 to 10 nm for a SBA-15 (SBA-P123) sample, 2 to 20 nm for a SBA-16 (SBA-F127 and SBA-Brij93) sample and values ranging from 2 to 4 nm for the SBA-Igepal and SBA-BrijO20 samples. The SBA-Igepal and SBA-BrijO20 samples obtained the best surface área results, 1074 and 1075 m2∙g-1, respectively. The results obtained in the adsorption tests showed that there was a reduction in the amount of CO2 adsorbed as the impregnated zirconium dioxide content increases due to the blocking of the pores of the structures by ZrO2. For the samples impregnated with PEI, there was a tendency for the higher the amine content, the greater the CO2 adsorption capacity of the material, but for the samples synthesized with Igepal CO630 and BrijO20 there was a distinct behavior, possibly due to obstruction of the pores of these materials by the organic, since these materials, despite having the largest surface areas, presented the smallest pore size values. The materials impregnated with the aminosilane had the same adsorption behavior of the samples impregnated with the polyethyleneimine and the SBA-15 sample impregnated with 50% APTS obtained the best adsorption capacity of 58 mgCO2∙g-1ads, corresponding to an increase of 87% in CO2 adsorption when compared to the pure SBA-15 sample.
Palavras-chave: Sílica - Porosidade
Dióxido de zircônio
Polietilenimina
Dióxido de carbono - Adsorção
Silica – Porosity
Zirconium dioxide
Polyethylenimine
Carbon Dioxide - Adsorption
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citação: SACRAMENTO, Raisa Amorim. Síntese de materiais mesoporosos impregnados com zircônia e aminas para adsorção de CO2. 2019. 108 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Programa de Pós Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2019.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/5729
Data do documento: 1-mar-2019
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