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Tipo: Tese
Data do documento: 31-Mar-2015
Autor(es): ROCHA JUNIOR, Carlos Augusto Ferreira da
Primeiro(a) Orientador(a): NEVES, Roberto de Freitas
Título: Desenvolvimento de processo para obtenção de zeólita do tipo faujasita a partir de caulim de enchimento, caulim duro e tube press: aplicação como adsorvente.
Agência de fomento: 
Citar como: ROCHA JUNIOR, Carlos Augusto Ferreira da. Desenvolvimento de processo para obtenção de zeólita do tipo faujasita a partir de caulim de enchimento, caulim duro e tube press: aplicação como adsorvente. Orientador: Roberto de Freitas Neves. 2015. 127 f. Tese (Doutorado em Geologia e Geoquímica) - Programa de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica. Instituto de Geociências, Universidade Federal do Pará, Belém, 2015. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br:8080/jspui/handle/2011/14598. Acesso em:.
Resumo: Com o desenvolvimento tecnológico, vários resíduos, bem como produtos industriais vem sendo transformados em materiais com maior valor agregado. Dentro deste contexto, o resíduo do caulim proveniente do beneficiamento para a cobertura de papel, vem ao longo dos anos sendo empregado como fonte de silício e alumínio na síntese de diferentes tipos de zeólitas (materiais altamente valorizados no mercado mundial) uma vez que se configuram como matérias-primas de baixo custo para este processo. Assim, este trabalho tem como objetivo a síntese de zeólita do tipo faujasita (X e Y) a partir de um resíduo caulinítico, sendo este o caulim duro ou Flint (resíduo da lavra) um semi-produto o caulim tube press e um produto final o caulim de enchimento. Para o processo de zeolitização de cada caulim utilizou-se em um reator químico o produto de calcinação de cada material (metacaulim), metassilicato de sódio, hidróxido de sódio sólido e água destilada, submetido a 110 °C, tempo de reação de 13 h e relações Si/Al de 2, 4 e 6. Os produtos de cada síntese e os caulins de partida foram caracterizados por análises químicas, físicas e mineralógicas os quais foram: difração de raios x, fluorescência de raios-x, microscopia eletrônica de varredura e análises térmicas. A partir destas análises observou-se que todos os caulins apresentaram a formação de zeólita do tipo faujasita, porém com diferenças nas suas intensidades de pico e associações com outras fases zeolíticas. O caulim duro demonstrou um menor potencial de zeolítização na relação de Si/Al igual a 2, quando comparado com os outros dois materiais de partida, supostamente relacionado ao ferro presente em sua composição. Assim foi feito um processo de remoção deste constituinte, através do método de Mehra e Jackson para verificar uma possível maximização no processo de síntese. Novos resultados indicaram uma completa modificações quanto ao domínio e grau de ordem estrutural da fase faujasita, agora passando para a fase majoritária e havendo um aumento no grau de ordem estrutural. Como nesta condição reacional há um menor consumo e custo de matéria-prima e energia para calcinação, utilizou-se este meio como ponto de partida para um planejamento experimental a fim de avaliar melhores condições reacionais. Neste planejamento variou-se alguns parâmetros de síntese como: temperatura, tempo de reação, relação Si/Al e H2O/Na2O. Os resultados do planejamento estatístico mostraram a formação de faujasita nos 32 pontos de estudo, assim como uma região ótima com 8 pontos do planejamento, na qual esta fase é dominante. Nesta região o ponto 13 (Si/Al igual a 2, 7 h, 120 °C e H2O/Na2O igual a 80) mostrou-se como a melhor condição reacional em relação ao grau de ordem estrutural. A zeólita sintetizada neste ponto, demostrou uma alta capacidade de adsorção de amônio e percentuais próximos a 85 % de eficiência até 60 ppm. O modelo de Langmuir mostrou-se mais adequado que o de Freundlich e Sips no ajuste dos dados experimentais. Os parâmetros termodinâmicos demostraram que a adsorção de NH4 + é um processo espontâneo e exotérmico, na qual a elevação de temperatura de 25 a 60 °C promove uma pequena redução na capacidade adsortiva.
Abstract: The main purpose of this work is zeolite synthesis of faujasite type (X and Y) from kaolin from the beneficiation process for paper coating, hard kaolin or Flint (mining of waste), tube press kaolin and filler kaolin. For each process zeolitização kaolin used in a chemical reactor a product of calcination of each material (metakaolin), sodium metasilicate, solid sodium hydroxide and distilled water, subjected at 110 ° C, reaction time 13 h Si / Al ratio of 2, 4 and 6. The products of each zeolite synthesis as well as the starting kaolin were characterized by chemical, physical and mineralogical analyzes such as X-ray diffraction, X-ray fluorescence, electron microscopy scan and thermal analysis. From these tests, it was observed that all the kaolin showed the formation of faujasite zeolite, but with differences in the peak intensities and their associations with other zeolite phases. Hard kaolin showed a lower potential zeolitization into the Si / Al ratio equal to 2 compared with the other two supposedly related to the iron present in its composition, thus made was a removal process of this constituent, by Mehra and Jackson method to verify a possible maximization in the synthesis process. New results indicated a complete modifications to the area and degree of structural order of faujasita phase, now moving into a major phase and there is an increase in the degree of structural order. As this reaction condition for consumption and a lower cost of raw materials and energy for calcination This medium was used as a starting point for an experimental design to evaluate the best reaction conditions. This design was varied some parameters of the synthesis as temperature, reaction time, Si / Al ratio and H2O / Na2O. The results of the statistical design showed the formation of faujasite in 32 points of study, as well as a great region with 8 points of planning, in this region point 13 proved the best reaction conditions. The zeolite synthesized at this point, showed an increase of ammonium adsorption capacity and percentage near 85 % efficiency up to 60 ppm. The Langmuir model was more suitable than the Freundlich and Sips in agreement with experimental data. The thermodynamic parameters showed that adsorption of NH4 + is a spontaneous and exothermic process, in which the temperature rise from 25 to 60 ° C promotes a small decrease in the adsorption capacity.
Palavras-chave: Zeolitos
Caulim
Síntese inorgânica
Ferro
Adsorção
Amônia
Área de Concentração: GEOQUÍMICA E PETROLOGIA
Linha de Pesquisa: MINERALOGIA E GEOQUÍMICA
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::GEOLOGIA
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Pará
Sigla da Instituição: UFPA
Instituto: Instituto de Geociências
Programa: Programa de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Fonte: 1 CD-ROM
Aparece nas coleções:Teses em Geologia e Geoquímica (Doutorado) - PPGG/IG

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