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Tipo: Tese
Data do documento: 3-Dez-2012
Autor(es): REBELO, Monaliza Maia
Primeiro(a) Orientador(a): CORRÊA, José Augusto Martins
Título: Hidróxidos duplos lamelares e sílica gel à base de escória de alto forno, com ênfase na aplicação do HDL na catálise do óleo essencial de Conobea scoparioides da região Amazônica
Agência de fomento: 
Citar como: REBELO, Monaliza Maia. Hidróxidos duplos lamelares e sílica gel à base de escória de alto forno, com ênfase na aplicação do HDL na catálise do óleo essencial de Conobea scoparioides da região Amazônica. Orientador: José Augusto Martins Corrêa. 2012. 73 f. Tese (Doutorado em Geoquímica e Petrologia) - Programa de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica. Instituto de Geociências, Universidade Federal do Pará, Belém, 2012. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br:8080/jspui/handle/2011/14637. Acesso em:.
Resumo: Hidróxidos duplos lamelares (HDLs) e sílica gel foram obtidos a partir do resíduo siderúrgico escória de alto forno (EAF), proveniente do município de Marabá-PA. A EAF quando digerida em HCl resultou em duas fases. A fase solúvel (solução EAF) foi usada para sintetizar os HDLs, enquanto a fase sólida foi caracterizada por diferentes técnicas. Os HDLs foram sintetizados por coprecipitação a pH crescente, misturando uma solução aquosa de NaOH com a solução EAF e MgCl2.6H2O, estabelecendo uma razão molar teórica Mg/Al=3,5. As variáveis de síntese investigadas foram a temperatura (30 e 45 ºC) e o pH (9 e 12). Os HDLs mostraram estrutura semelhante à da hidrotalcita. Os HDLs sintetizados a 30 ºC mostraram características do sistema Mg-Al-CO3 enquanto os sintetizados a 45 °C foram pertencentes ao sistema Mg-Al-Cl-CO3. Os valores de pH influenciaram diretamente no estrutura cristalina dos HDLs. Aqueles sintetizados em maiores valores de pH apresentaram maior grau de ordenamento estrutural e maiores valores dos parâmetros a e c da cela unitária e do espaçamento basal d(003), além de possuírem maior teor de Mg. A fase sólida resultante da digestão ácida da EAF, codificada como EAF-sílica, mostrou caráter amorfo, típico de sílica amorfa. A EAF-sílica apresentou propriedades semelhantes as das sílicas comerciais como elevada pureza, com um percentual mássico de 99,65% de SiO2, em base livre de umidade. Ela mostrou uma elevada área específica (282 m2/g); alta afinidade por água fisisorvida (12,27%) e elevada quantidade de água de constituição (6,18%). Possui partículas de tamanhos extremamente finas, formando aglomerados de tamanhos variados, alguns menores que 1 μm, com morfologia típica de material poroso. As partículas de EAF-sílica apresentaram distribuição granulométrica unimodal e boa homogeneidade, com diâmetro médio D50 das suas partículas igual a 7,0 μm. Com o propósito de encontrar uma aplicação para os HDLs à base de EAF, a hidrotalcita EAF-HDL-4, pertencente ao sistema Mg-Al-Cl-CO3, com razão molar Mg/Al: 3,2 e morfologia porosa, foi avaliada como catalisador na conversão entre os constituintes majoritários do óleo essencial de C. scoparioides, uma erva aromática da região amazônica conhecida como pataqueira. A EAF-HDL-4 mostrou forte influência na conversão entre α-felandreno, ρ-cimeno, éter metílico do timol e timol, com elevada seletividade para a formação de timol. A EAF-HDL-4 em contato com a amostra do óleo em EtOH não mostrou atividade catalítica significativa. No entanto, nas amostras do óleo em EtOH: água observou-se uma tendência decrescente do percentual de α-felandreno, ρ-cimeno e éter metílico do timol, com o aumento da quantidade de água, enquanto que o percentual do timol foi aumentado. Verificou-se que, nas amostras analisadas após o contato com a EAF-HDL-4, o percentual de timol estava acima daqueles contidos nas respectivas amostras controle, estando acrescido de valores entre 2,69% a 86,75%. Com base nesses dados, sugere-se que a conversão entre os constituintes majoritários foi favorecida pela ação da água e catalisada pela EAF-HDL-4. Nós propomos que tanto o α-felandreno e o ρ-cimeno como o éter metílico do timol se converteram a timol, aumentando o percentual deste, que no óleo essencial de C. scoparioides era 41,62% e após o contato com o HDL passou para um percentual de até 95,02% de timol.
Abstract: Lamellar double hydroxides (LDHs) and silica gel were obtained from the residue steel blast furnace (SBF) from the municipality of Maraba-PA. The SBF when digested in HCl resulted in two phases. The soluble phase (solution SBF) was used to synthesize the LDHs, while the solid phase is characterized by different techniques. The LDHs were synthesized by coprecipitation with increasing pH by mixing an aqueous NaOH solution with SBF and MgCl2.6H2O, establishing a theoretical molar ratio Mg/Al = 3.5. The variables investigated were the synthesis temperature (30 to 45 °C) and pH (9 and 12). The HDLs showed a hydrotalcite like structure. The LDHs synthesized at 30 °C showed characteristics of the system Mg-Al-CO3 while synthesized at 45 °C were belonging to the system Mg-Al-CO3-Cl. The pH values directly influenced the crystal structure of LDHs. The LDHs synthesized at higher pH values shown greater degree of structural ordering and highest values of the unit cell parameters a and c and basal spacing d (003), besides having higher Mg content. The resulting solid phase from the acid digestion of SBF, silica-coded EAF, showed amorphous character, typical of amorphous silica. The EAF-silica showed similar properties as those of commercial high purity silica, with a 99.65%-weight of SiO2, moisture free. It showed a high specific surface area (282 m2/g), high affinity for physio-sorbed water (12,27%) and high amount of water content (6.18%). It has extremely fine particle sizes, forming agglomerates of varying sizes, some of them smaller than 1 μm with morphology typical of porous material. The particles of EAF-silica exhibited unimodal size distribution and good uniformity with a mean diameter D50 equal to 7,0 μm. With the intent to find an application for LDHs based SBF, the EAF hydrotalcite-HDL-4 belonging to the system Mg-Al-CO3-Cl, with a molar ratio Mg/ Al: 3.2 and porous morphology was evaluated as a catalyst in the conversion between the major constituents of the essential oil of C. scoparioides, an aromatic herb from the Amazon region known as “pataqueira”. The EAF-4-HDL showed a strong influence on the conversion of α-phellandrene, ρ-cymene, methyl ether of thymol and thymol, with high selectivity to the formation of thymol. The EAF-HDL-4 in contact with the oil sample in EtOH showed no significant catalytic activity. However, in the samples of the oil in EtOH: water showed a decreasing trend in the percentage of α-phellandrene, ρ-cymene and thymol methyl ether, with increasing water content, while the percentage of thymol has been increased. It was found that, in the samples analyzed after contact with the EAF-HDL-4, the percentage of thymol was above those in the respective control samples, with values increased between 2.69% to 86.75%. Based on these data, we suggest that the conversion between the major constituents was favored by water and catalyzed by EAF-HDL-4. We propose that both the α-phellandrene and ρ-cymene and thymol methyl ether were converted to thymol, increasing it percentage in the essential oil of C. scoparioides that was 41.62% and after contact with the HDL went up to a percentage of 95.02% thymol.
Palavras-chave: Síntese inorgânica
Hidróxidos duplos lamelares – HDL
Sílica gel
Escória de alto forno
Catálise
Óleo essencial
Conobea scoparioides
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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