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: Tese
Título: Geração de porosidade secundária na zeólita ferrierita sintetizada por conversão do gel seco com adição de polímero catiônico seguido de tratamento alcalino
Título(s) alternativo(s): Generation of secondary porosity in ferrierite zeolite synthesized by dry gel conversion with addition of cationic polymer followed by alkaline treatment
Autor(es): Nascimento, Raul Cesar da Silva
Primeiro Orientador: Silva, Antonio Osimar Sousa da
metadata.dc.contributor.referee1: Meili, Lucas
metadata.dc.contributor.referee2: Soletti, João Inácio
metadata.dc.contributor.referee3: Souza, Felipe Thiago Caldeira de
metadata.dc.contributor.referee4: Souza, Marcelo José Barros de
Resumo: A ferrierita é uma zeólita de poros médios com grande aplicação industrial, utilizada em diversas reações devido a seu excelente caráter ácido, principalmente na isomerização do n-buteno em isobuteno, insumo de grande interesse para as indústrias petroquímicas e de polímeros. Apesar disso, muitas vezes o tamanho dos poros desse material pode acarretar uma limitação difusional, dificultando o acesso de moléculas volumosas ao interior de sua estrutura. Ao longo dos anos, diversos métodos vêm sendo desenvolvidos para a geração de mesoporos em estruturas zeolíticas. Diante disso, o presente trabalho estudou a criação de mesoporosidade na zeólita ferrierita através da síntese direta com adição do LUVIQUAT, um polímero catiônico com alto peso molecular, como agente promotor de mesoporosidade. A síntese da ferrierita foi realizada através do método de conversão de gel seco por transporte em fase vapor utilizando etilenodiamina como agente direcionador de estrutura. Tendo em vista uma otimização no ganho de porosidade, foi utilizada a dessilicação como tratamento pós-síntese. As amostras foram caracterizadas por espectrometria de raios X por energia dispersiva, difratometria de raios X, espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier, análises térmicas, adsorção-dessorção de nitrogênio e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos mostraram que o polímero interagiu bem com a fase microporosa da ferrierita, não impedindo a sua formação. As amostras sintetizadas com 20, 40 e 60% de LUVIQUAT mostraram a obtenção da ferrierita com boa cristalinidade para um tempo de cristalização de 24 horas. As zeólitas obtidas denotaram razão SiO2/Al2O3 entre 18 e 20, mostrando similaridade do caráter ácido dos materiais. Após a dessilicação houve um decaimento da cristalinidade e dos valores das razões SiO2/Al2O3, devido a extração de silício estrutural. As análises termogravimétricas mostraram que os eventos de perda de massa referentes à termoxidação dos compostos orgânicos do polímero coincidiram com os das amostras sintetizadas na sua presença, e que sua quantidade efetivamente incorporada nos materiais após a cristalização variou de 3,9 a 5,1% da massa da amostra. Para os materiais sintetizados com o LUVIQUAT, houve pouca variação no volume de microporos e aumento no volume de mesoporos, onde a amostra com 40% de polímero dobrou o volume de mesoporos da amostra padrão, se mostrando ideal dentre as demais, formando uma zeólita cristalina com propriedades físicas superiores às da amostra sem a presença do polímero e com geração de maior volume de mesoporos. O tratamento alcalino de dessilicação para as amostras padrão e com 20% de polímero preservou o volume de microporos, e para as com 40 e 60%, diminuiu esse volume. Em contrapartida aumentou consideravelmente o volume de mesoporos com as amostras contendo 40 e 60% de LUVIQUAT chegando a aumentos de 332,4 e 373%, respectivamente, em relação a amostra padrão; mostrando que esse pós tratamento é capaz de aumentar a formação de mesoporos para os materiais sintetizados com polímeros de 3 a 6 vezes mais com relação ao material padrão.
Abstract: Ferrierite is a medium-pore zeolite that has wide industrial application used in several reactions due to its excellent acid character, mainly in the isomerization of n-butene into isobutene, na input of great interest to the petrochemical and polymer industries. Despite this, the pore size of this material can often lead to a diffusional limitation, making it difficult for bulky molecules to access the interior of its structure. Over the years, several methods have been developed for mesopores generation in zeolitic structures. Therefore, the present work studied the creation of mesoporosity in zeolite ferrierite through direct synthesis with LUVIQUAT addition, a high molecular weight cationic polymer, as mesoporosity generator agent. Ferrierite synthesis was carried out by the vapor-phase transport dry gel conversion method using ethylenediamine as structure-directing agent. In order to improve the porosity gain, desilication was used as post-synthesis treatment. Samples were characterized by energy dispersive X-ray spectrometry, X-ray diffractometry, Fourier transform infrared spectroscopy, thermal analysis, nitrogen adsorption-desorption and scanning electron microscopy. Results obtained showed that polymer interacted well with microporous phase of ferrierite, not preventing its formation. Samples synthesized with 20, 40 and 60% LUVIQUAT showed that ferrierite had good crystallinity for 24 hours crystallization time. Zeolites presented a SiO2/Al2O3 ratio between 18 and 20, showing similarity in materials acidity. After desilication, there was a decrease in crystallinity and values of SiO2/Al2O3 ratios, due to structural silicon extraction. Thermogravimetric analyzes showed that mass loss events related to polymer organic compounds thermoxidation coincided with samples synthesized containing polymer and that the amount effectively incorporated into the materials after crystallization ranged from 3.9 to 5.1% of sample's mass. Materials synthesized with LUVIQUAT had little variation in micropores volume and increase in mesopores volume, in which sample with 40% Polymer doubled mesopores volume compared to standard sample, proving to be ideal sample among the others, forming a crystalline zeolite with physical properties superior to the properties of sample without polymer and generating higher mesopores volume. Desilication for standard sample and 20% polymer sample preserved micropores volume, and for those with 40 and 60% polymer this volume decreased. On the other hand, mesopores volume considerably increased with samples containing 40 and 60% of LUVIQUAT, reaching increases of 332.4 and 373%, respectively, compared to standard sample, showing that this post-treatment is able to increase mesopores formation for materials synthesized with polymers 3 to 6 times more than the standard material.
Palavras-chave: Zeolitas
Síntese conversão de gel seco
Mesoporosidade
Poliquatérnio-16
Dessilicação
Zeolites
Dry gel conversion synthesis
Mesoporosity
Polyquaternium-16
Desilication
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Materiais
Citação: NASCIMENTO, Raul César da Silva. Geração de porosidade secundária na zeólita ferrierita sintetizada por conversão do gel seco com adição de polímero catiônico seguido de tratamento alcalino. 2022. 92 f. Tese (Doutorado em Materiais) – Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Materiais, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2022.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/8989
Data do documento: 28-jan-2022
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