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Tipo: Tese
Data do documento: 27-Mai-2021
Autor(es): PINHEIRO, Darllan do Rosário
Primeiro(a) Orientador(a): PAZ, Simone Patrícia Aranha da
Título: Rejeito de caulim e caulim estéril amazônicos como fontes de Si e Al na obtenção de SAPO-34: síntese, otimização, influência de impurezas e aplicação em adsorção de corante
Título(s) alternativo(s): Amazonian sterile kaolin and kaolin waste as sources of Si and Al in obtaining SAPO-34: synthesis, optimization, impurity influence and application in dye adsorption
Agência de fomento: 
Citar como: PINHEIRO, Darllan do Rosário. Rejeito de caulim e caulim estéril amazônicos como fontes de Si e Al na obtenção de SAPO-34: síntese, otimização, influência de impurezas e aplicação em adsorção de corantes. Orientadora: Simone Patrícia Aranha da Paz. 2021. 214 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2021. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/13405. Acesso em:.
Resumo: Rejeito de caulim proveniente de lagoas de sedimentação da indústria de caulim para cobertura de papel e caulim estéril ou flint pertencentes à mesma mina, na região do Capim, no nordeste do Pará, foram utilizados na síntese da peneira molecular SAPO-34. Os materiais precursores e aqueles produzidos foram caracterizados por: DRX, FRX, TG-DSC-DTG, FTIR, ASEBET e MEV. Primeiramente, foi avaliada a utilização do R-metacaulim como precursor variando a relação SiO2/Al2O3 na formulação da peneira molecular SAPO-34. O ajuste no valor dessa relação molar mostrou um efeito positivo na formação da zeólita pretendida, que apresentou formação da estrutura CHA, em menor tempo e com boa estabilidade térmica. Já em relação à utilização do F-metacaulim foi avaliado o efeito da quantidade de SDA e tempo de cristalização (nucleação e crescimento dos cristais) na formação da estrutura CHA e, posteriormente, aquele produto zeolítico formado com menor quantidade de SDA foi utilizado para uma avaliação de detalhe, em que se estudou a influencia das impurezas do tipo íons de Fe e Ti. Os resultados revelaram efeito positivo da maior quantidade de SDA na formação da SAPO-34 (CHA), porém em menor tempo e, consequentemente, contribuição na distribuição de Si na estrutura. Na comparação dos produtos zeolíticos derivados de F-metacaulim e um padrão caulinítico de alta pureza, o produto zeolítico obtido a partir do estéril caulinítico apresentou resistência térmica onde o padrão DRX do produto calcinado manteve o perfil difratométrico CHA, porém com redução de cristalinidade. Foi observado também que antes da calcinação o produto zeolítico obtido com F-metacaulim apresentou um deslocamento para um ângulo 2θ (º) menor, indicando aumento da distância interplanar tendo como referência o plano d101, possivelmente devido a interferências das impurezas presentes (íons Fe e Ti), porém após a calcinação para decomposição do SDA este deslocamento não foi evidenciado, desta forma indicando interferência do SDA utilizado. Aquele produto considerado o melhor, com base em parâmetros cristaloquímicos, foi utilizado na avaliação de desempenho em adsorção de azul de metileno, o qual mostrou boa capacidade de adsorção. Na avaliação da cinética de adsorção, o modelo de pseudo-segunda ordem (R2 = 0,998) foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais. A otimização da síntese utilizando rejeito através do planejamento de experimento Box-Behnken e metodologia de superfície de resposta. Concluiu-se que a utilização de rejeito e/ou caulim flint amazônicos é viável para produção da zeolita SAPO-34 (CHA).
Abstract: Kaolin waste from kaolin industry sedimentation ponds for paper and sterile kaolin or flint belonging to the same mine, in the Capim region, in northeastern Pará, were used in the synthesis of the SAPO-34 molecular sieve. The precursor materials and those produced were characterized by: DRX, FRX, TG-DSC-DTG, FTIR, ASEBET and MEV. First, the use of R-metakaolin as a precursor was evaluated, varying the SiO2 / Al2O3 ratio in the formulation of the SAPO-34 molecular sieve. The adjustment in the value of this molar ratio showed a positive effect on the formation of the desired zeolite, which showed formation of the CHA structure, in less time and with good thermal stability. In relation to the use of F-metakaolin, the effect of the amount of SDA and crystallization time (nucleation and crystal growth) on the formation of the CHA structure was evaluated and, later, that zeolitic product formed with less amount of SDA was used for a detail evaluation, in which the influence of Fe and Ti ions type impurities was studied. The results revealed a positive effect of the greater amount of SDA in the formation of SAPO-34 (CHA), but in a shorter time and, consequently, contribution in the Si distribution in the structure. When comparing the zeolitic products derived from F-metakaolin and a high purity kaolinitic pattern, the zeolitic product obtained from the kaolinitic sterile showed thermal resistance where the calcined product's DRX pattern maintained the CHA diffractometric profile, but with reduced crystallinity. It was also observed that before calcination, the zeolitic product obtained with F-metakaolin showed a smaller displacement to a 2θ (º) angle, indicating an increase in the interplanar distance with reference to the d101 plane, possibly due to interferences of the present impurities (Fe and ions). Ti), however after the calcination for decomposition of the SDA this displacement was not evidenced, thus indicating interference of the SDA used. That product considered the best, based on crystallochemical parameters, was used in the performance evaluation in methylene blue adsorption, which showed good adsorption capacity. In the evaluation of the adsorption kinetics, the pseudo-second order model (R2 = 0.998) was the one that best fit the experimental data. The optimization of the synthesis using tailings through the planning of Box-Behnken experiment and response surface methodology. It was concluded that the use of Amazon waste and/or flint kaolin is viable for the production of SAPO-34 zeolite (CHA).
Palavras-chave: Rejeito
Caulim flint
Caulinítico
Silicoaluminofosfato- 34 (SAPO-34)
Adsorção
Síntese
Waste
Flint kaolin
Adsorption
Synthesis
Área de Concentração: USO E TRANSFORMAÇÃO DE RECURSOS NATURAIS
Linha de Pesquisa: MATERIAIS E PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Pará
Sigla da Instituição: UFPA
Instituto: Instituto de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Fonte: 1 CD-ROM
Aparece nas coleções:Teses em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia (Doutorado) - PRODERNA/ITEC

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