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https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16338
Tipo: | Dissertação |
Data do documento: | 6-Jun-2024 |
Autor(es): | VILHENA, Thefeson Oliveira |
Primeiro(a) Orientador(a): | MAIA, Ana Áurea Barreto |
Título: | Síntese e Caracterização da Zeólita Ferrierita (FER) a partir de resíduo caulinítico: a influência dos parâmetros do processo |
Citar como: | VILHENA, Thefeson Oliveira. Síntese e Caracterização da Zeólita Ferrierita (FER) a partir de resíduo caulinítico: a influência dos parâmetros do processo. Orientadora: Ana Áurea Barreto Maia. 2024. 73 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Campus Universitário de Ananindeua, Universidade Federal do Pará, Ananindeua, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16338. Acesso em:. |
Resumo: | O presente trabalho aborda a síntese da zeólita ferrierita a partir de resíduo de caulim da região Amazônica. A ferrierita é uma zeólita de alta sílica e topologia considerada complexa, devido ao fato de sua estrutura apresentar um arranjo tridimensional de átomos com a presença de canais que se interseccionam perpendicularmente. É uma zeólita muito utilizada em catálise, adsorção, troca iônica, entre outros processos. A sua síntese a partir de materiais alternativos, como o resíduo de caulim, apresenta uma abordagem reciclável e de redução de custos. Dessa maneira, o resíduo de caulim da Amazônia foi utilizado como fonte de Si e Al para a síntese da ferrierita. Neste sentido, para a formação da mistura reacional, foi realizado o tratamento térmico do resíduo de caulim para se obter a metacaulinita. Pelo fato da relação Si/Al da metacaulinita ser insuficiente para o alcance dos objetivos, foi adicionada sílica gel na mistura reacional, assim como os demais reagentes, fontes de outros elementos/constituintes necessários, como compostos por cátions compensadores (Na+ e K+) e direcionador estrutural (etilenodiamina). A metodologia da IZA (International Zeolite Association) foi utilizada para a síntese da ferrierita, e como forma de redução do tempo de síntese é acrescentada uma etapa de envelhecimento da solução de sílica gel para torná-la mais reativa. O processo hidrotermal ocorreu na temperatura constante de 180ºC. A pesquisa investiga a influência de diferentes parâmetros do processo, como o tempo de envelhecimento e de síntese da ferrierita, além da utilização em conjunto de diferentes cátions compensadores. Os produtos foram caracterizados por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de infravermelho e análise térmica. Os resultados mostraram que a ferrierita foi efetivamente sintetizada a partir do tempo de 48 horas. No entanto, com a extensão do tempo de síntese, obteve-se a formação da ferrierita de maior cristalinidade. A utilização de diferentes cátions de compensação, também levou a formação da fase ferrierita com o prolongamento do tempo de síntese. Além disso, a pesquisa destacou a importância da etapa de envelhecimento da sílica gel, em solução, que se mostrou bastante eficaz para a síntese da zeólita ferrierita. |
Abstract: | The present work addresses the synthesis of ferrierite zeolite from kaolin residue from the Amazon region. Ferrierite is a high-silica zeolite with a topology considered complex due to its structure, which presents a three-dimensional arrangement of atoms with intersecting perpendicular channels. It is widely used in catalysis, adsorption, ion exchange, among other processes. Its synthesis from alternative materials, such as kaolin residue, offers a recyclable and cost-reducing approach. Thus, kaolin residue from the Amazon was used as a source of Si and Al for the synthesis of ferrierite. In this context, thermal treatment of the kaolin residue was carried out to obtain metakaolinite for the formation of the reaction mixture. Since the Si/Al ratio of metakaolinite was insufficient to achieve the objectives, silica gel was added to the reaction mixture, along with other reagents, sources of other necessary elements/constituents, such as compounds with compensating cations (Na+ and K+) and a structural directing agent (ethylenediamine). The methodology of the IZA (International Zeolite Association) was used for the synthesis of ferrierite, and to reduce the synthesis time, an aging step of the silica gel solution was added to make it more reactive. The hydrothermal process took place at a constant temperature of 180°C. The research investigates the influence of different process parameters, such as aging time and synthesis time of ferrierite, as well as the combined use of different compensating cations. The products were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, infrared spectroscopy, and thermal analysis. The results showed that ferrierite was effectively synthesized from 48 hours onwards. However, with the extension of the synthesis time, ferrierite with higher crystallinity was obtained. The use of different compensating cations also led to the formation of the ferrierite phase with the prolonged synthesis time. Furthermore, the research highlighted the importance of the aging step of the silica gel solution, which proved to be very effective for the synthesis of ferrierite zeolite. |
Palavras-chave: | Metacaulim Envelhecimento Tratamento hidrotérmico Cátions compensadores Cristalinidade Metakaolin Aging Hydrothermal treatment Compensating cations Crystallinity |
Área de Concentração: | CARACTERIZAÇÃO, DESENVOLVIMENTO E APLICAÇÃO DE MATERIAIS |
Linha de Pesquisa: | TECNOLOGIA DOS MATERIAIS |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA DE TRANSFORMACAO::TRATAMENTO TERMICOS, MECANICOS E QUIMICOS |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Pará |
Sigla da Instituição: | UFPA |
Instituto: | Campus Universitário de Ananindeua |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
Fonte: | Disponível na internet via Sagitta |
Aparece nas coleções: | Dissertações em Ciência e Engenharia de Materiais (Mestrado) - PPGCEM/Ananindeua |
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