Desenvolvimento de materiais para captura de CO2 com estrutura zeolítica empregando fonte de sílica alternativa
Emissions caused by polluting gases, such as carbon dioxide, are one of the main contributors to the generation of the greenhouse effect that causes global warming, responsible for climate change. An alternative to mitigate these emissions is the use of adsorbents capable of capturing and storing...
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| Weitere Verfasser: | |
| Format: | Dissertação |
| Sprache: | pt_BR |
| Veröffentlicht: |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/54678 |
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Repositório Institucional |
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Sílica MPI Zeólita-A Zeólitas MFI Silicalita Adsorção Captura de CO2 CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA Longe, Clenildo de Desenvolvimento de materiais para captura de CO2 com estrutura zeolítica empregando fonte de sílica alternativa |
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Emissions caused by polluting gases, such as carbon dioxide, are one of the main contributors
to the generation of the greenhouse effect that causes global warming, responsible for climate
change. An alternative to mitigate these emissions is the use of adsorbents capable of capturing
and storing CO2. Zeolite is considered one of the most effective adsorbents in adsorption and
gas separation technologies due to its higher adsorption capacity, abundant availability and low
cost. Despite these advantages, reagents used in the synthesis as the source of silica make
obtaining these materials more expensive. In this work, were developed materials for CO2
capture, with zeolitic structure, were fed using an alternative low-cost silica source from beach
sand, MPI silica, to make the synthesis process eco-friendly. The materials obtained were
characterized using X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (FRX), Fourier transform
infrared absorption spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), textural
analysis adsorption and desorption of N2 and Ar, and thermal analysis. Studies were carried out
on the crystallization time of zeolites obtaining for zeolite-A with silica MPI (ZAM 1h), the
relative crystallinity of 74.26% in the time of 1 h with pure and crystalline phases. The MFI
structure zeolite in basic medium with MPI silica (ZM 15 h) had a relative crystallinity of
92.90% for the time of 15 h, with pure and crystalline phases, but smaller crystals than the
zeolite with standard silica (ZAP 2 h). The MFI structure zeolite in hydrofluoric medium with
silica MPI (SM 3 d) had a relative crystallinity of 111.90% in 3 days with pure crystalline
phases, but with smaller crystals than zeolite with standard silica (SP 9 d). The evaluation of
the adsorptive study showed that standard zeolite-A and MPI (ZAM 1 h) had the best CO2
capture results with adsorption capacities of, 5.25 mmol/g and 4.83 mmol/g CO2, respectively.
Silicalite had the second best result with the standard (SP 9 d) and the MFI structure zeolites in
hydrofluoric medium, from MPI silica (SM 3 d), with capacities of 3.94 mmol/g and 3.78
mmol/g of CO2, respectively. The MFI structure zeolites in basic medium, standard (ZMP 3 d)
and the one with MPI silica (ZM 15 h) had capacities of 3.72 mmol/g and 3.22 mmol/g of CO2,
respectively. The evaluation of the mathematical models indicated that zeolite-A fitted better
to Temkin model and those with MFI structure in basic medium to Freundlich model, and
Silicalite (SP 9 d), and zeolites from MPI silica (SM 3 d) to Langmuir and a SM 6 d to Temkin. |
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Pergher, Sibele Berenice Castella |
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Pergher, Sibele Berenice Castella Longe, Clenildo de |
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ri-123456789-546782023-09-04T20:34:27Z Desenvolvimento de materiais para captura de CO2 com estrutura zeolítica empregando fonte de sílica alternativa Longe, Clenildo de Pergher, Sibele Berenice Castella http://lattes.cnpq.br/8776665952518571 http://lattes.cnpq.br/5249001430287414 Martinelli, Antônio Eduardo https://orcid.org/0000-0003-3885-9104 http://lattes.cnpq.br/0022988322449627 Santos, Luciene da Silva Loiola, Adonay Rodrigues Bieseki, Lindiane Sílica MPI Zeólita-A Zeólitas MFI Silicalita Adsorção Captura de CO2 CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA Emissions caused by polluting gases, such as carbon dioxide, are one of the main contributors to the generation of the greenhouse effect that causes global warming, responsible for climate change. An alternative to mitigate these emissions is the use of adsorbents capable of capturing and storing CO2. Zeolite is considered one of the most effective adsorbents in adsorption and gas separation technologies due to its higher adsorption capacity, abundant availability and low cost. Despite these advantages, reagents used in the synthesis as the source of silica make obtaining these materials more expensive. In this work, were developed materials for CO2 capture, with zeolitic structure, were fed using an alternative low-cost silica source from beach sand, MPI silica, to make the synthesis process eco-friendly. The materials obtained were characterized using X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (FRX), Fourier transform infrared absorption spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), textural analysis adsorption and desorption of N2 and Ar, and thermal analysis. Studies were carried out on the crystallization time of zeolites obtaining for zeolite-A with silica MPI (ZAM 1h), the relative crystallinity of 74.26% in the time of 1 h with pure and crystalline phases. The MFI structure zeolite in basic medium with MPI silica (ZM 15 h) had a relative crystallinity of 92.90% for the time of 15 h, with pure and crystalline phases, but smaller crystals than the zeolite with standard silica (ZAP 2 h). The MFI structure zeolite in hydrofluoric medium with silica MPI (SM 3 d) had a relative crystallinity of 111.90% in 3 days with pure crystalline phases, but with smaller crystals than zeolite with standard silica (SP 9 d). The evaluation of the adsorptive study showed that standard zeolite-A and MPI (ZAM 1 h) had the best CO2 capture results with adsorption capacities of, 5.25 mmol/g and 4.83 mmol/g CO2, respectively. Silicalite had the second best result with the standard (SP 9 d) and the MFI structure zeolites in hydrofluoric medium, from MPI silica (SM 3 d), with capacities of 3.94 mmol/g and 3.78 mmol/g of CO2, respectively. The MFI structure zeolites in basic medium, standard (ZMP 3 d) and the one with MPI silica (ZM 15 h) had capacities of 3.72 mmol/g and 3.22 mmol/g of CO2, respectively. The evaluation of the mathematical models indicated that zeolite-A fitted better to Temkin model and those with MFI structure in basic medium to Freundlich model, and Silicalite (SP 9 d), and zeolites from MPI silica (SM 3 d) to Langmuir and a SM 6 d to Temkin. Agência Nacional do Petróleo - ANP As emissões causadas por gases poluentes, como dióxido de carbono, são um dos principais contribuintes para geração do efeito estufa que acarreta o aquecimento global, responsável pelas mudanças climáticas. Uma alternativa para mitigação dessas emissões é a utilização de adsorventes capazes de captura e armazenar o CO2. A zeólita é considerada um dos adsorventes mais eficazes nas tecnologias de adsorção e separação de gases devido à maior capacidade de adsorção, disponibilidade abundante e baixo custo. Apesar dessas vantagens, reagentes utilizados na síntese como a fonte de sílica encarece a obtenção desses materiais. Neste trabalho foram desenvolvidos materiais para captura de CO2, com estrutura zeolítica utilizando fonte de sílica alternativa de baixo custo proveniente da areia de praia denominada, sílica MPI, para tornar o processo de síntese eco-friendly. Os materiais obtidos foram caracterizados através das técnicas de difração de raios X (DRX), fluorescência de raio X (FRX), espectroscopia de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise textural de adsorção e dessorção de N2 e Ar, e análise térmica. Foram realizados estudos do tempo de cristalização das zeólitas obtendo para a zeólitaA com sílica MPI (ZAM 1h), a cristalinidade relativa de 74,26% no tempo de 1 h com fases puras e cristalinas. A zeólita de estrutura MFI em meio básico com sílica MPI (ZM 15 h) teve cristalinidade relativa de 92,90% para o tempo de 15 h, com fases puras e cristalinas, mas cristais menores que a zeólita com sílica padrão (ZAP 2 h). A zeólita de estrutura MFI em meio fluorídrico com sílica MPI (SM 3 d) atingiu cristalinidade relativa de 111,90 % no tempo de 3 dias com fases puras cristalinas, porém com cristais menores que a zeólita com sílica padrão (SP 9 d). A avaliação do estudo adsortivo mostrou que a zeólita-A padrão e MPI (ZAM 1 h) tiveram os melhores resultados captura de CO2 com capacidades de adsorção 5,25 mmol/g e 4,83 mmol/g de CO2, respectivamente. A Silicalita teve o segundo melhor resultado com a padrão (SP 9 d) e as zeólitas de estrutura MFI em meio fluorídrico, a parir da sílica MPI (SM 3 d), com capacidades de 3,94 mmol/g e 3,78 mmol/g de CO2, respectivamente. As zeólitas de estrutura MFI em meio básico, padrão (ZMP 3 d) e a com sílica MPI (ZM 15 h) tiveram as capacidades de 3,72 mmol/g e 3,22 mmol/g de CO2, respectivamente. A avaliação dos modelos matemáticos indicou que a zeólita-A se ajustou melhor ao modelo de Temkin, as de estrutura MFI em meio básico ao modelo de Freündlich e as em meio fluorídrico, Silicalita (SP 9 d) e as zeólitas a partir da sílica MPI (SM 3d) a Langmuir e a SM 6 d a Temkin. 2023-09-04T20:33:45Z 2023-09-04T20:33:45Z 2023-07-18 masterThesis LONGE, Clenildo de. Desenvolvimento de materiais para captura de CO2 com estrutura zeolítica empregando fonte de sílica alternativa. Orientador: Sibele Berenice Castellã Pergher. 2023. 112f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/54678 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS |