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Síntese de zeólitas a partir de cinza de carvão com tratamento hidrotérmico alcalino

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Síntese de zeólitas a partir de cinza de carvão com tratamento hidrotérmico alcalino

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Título Síntese de zeólitas a partir de cinza de carvão com tratamento hidrotérmico alcalino
Autor Marques, Maicon André Pires
Orientador Marcilio, Nilson Romeu
Co-orientador Quines, Luci Klein de Menezes
Data 2017
Nível Graduação
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Curso de Engenharia Química.
Assunto Engenharia química
Resumo No processo de combustão do carvão para produção de energia em termoelétricas ocorre a geração de uma grande quantidade de resíduo sólido, as cinzas, que quando descartadas de maneira incorreta representam um elevado impacto ambiental. Esse resíduo, de acordo com sua composição, pode ser utilizado na produção de zeólitas, que são aluminosilicatos porosos com propriedades importantes como adsorção, troca catiônica e catálise. Nesse sentido, destaca-se a síntese de zeólitas a partir da cinza de carvão como alternativa promissora de aproveitamento deste resíduo. O objetivo geral desse trabalho foi estudar as condições de síntese de zeólitas, a partir da cinza gerada durante a combustão do carvão, com tratamento hidrotérmico alcalino utilizando no processo hidróxido de potássio comercial e água do serviço de abastecimento público, visando tornar o processo mais viável industrialmente. Para isso foram utilizadas cinzas leves de carvão da Mina do leão/RS. Foram sintetizados oito materiais zeolíticos, variando as condições de reação hidrotérmica: temperaturas de 100°C e 150°C, tempo de reação de 24 e 72 horas e concentração de KOH de 3mol/L e 5 mol/L. Pelas análises realizadas de fluorescência, determinou-se que os componentes majoritários das cinzas do carvão são os óxidos de silício e alumínio, aproximadamente 81% em massa, justificando o uso como precursor das zeólitas. As zeólitas obtidas, nas diversas condições, apresentaram composições muito semelhantes, alcançando a melhor composição em termos de Si e Al, na condição de 150°C, 72 horas e 5 mol/L de KOH, com teores de SiO2 e Al2O3 de 46% e 16%, respectivamente, pois em todas as outras condições não ocorreu a degradação do quartzo, fase presente na cinza. Verificou-se também um aumento de K+, cátion de compensação na troca de cátions, em relação à cinza, com teores de K2O na faixa de 14 a 21%. Através da difração no raio-X, verificou-se como fase cristalina principal na cinza, o quartzo, além de hematita (Fe2O3), anidrita (CaSO4), ortoclase (KAlSi3O8), mulita (Al6Si2O13) e calcita (CaCO3). Observou-se a formação de merlinoíta em todas os materiais sintetizados. Os valores da capacidade de troca catiônica encontrados foram de 0,6 meq de NH4+/g para a cinza e de 1,74 a 2,69 meq de NH4+/g para as zeólitas. Os valores encontrados estão de acordo com o encontrado na literatura. Considerando as condições de reação propostas nesse trabalho, as zeólitas obtidas podem ser consideradas satisfatórias, em relação a composição e a capacidade de troca catiônica.
Tipo Trabalho de conclusão de graduação
URI http://hdl.handle.net/10183/165598
Arquivos Descrição Formato
001045962.pdf (2.615Mb) Texto completo Adobe PDF Visualizar/abrir

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