Síntese e aplicação de catalisadores à base de óxidos de cério, tungstênio e HZSM-5 para a produção do biodiesel

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2016
Autor(a) principal: Coelho, Sabrina Mesquita
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Lavras
Programa de Pós-Graduação em Agroquímica
UFLA
brasil
Departamento de Química
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/11210
Resumo: This work presents a study on the production of biodiesel by esterification reaction of oleic acid with methanol using batch reactor and different catalysts based on CeO2 and WO3 and HZSM-5. Acid treatment was performed in order to increase the catalytic activity. Different characterization techniques were performed, among them X-ray diffraction (XRD), Thermogravimetric analysis TGA/DTA, Spectroscopy in the Region in Fourier Transform Infrared (FTIR) and X-ray fluorescence (XRF). The effects of independent variables: temperature, molar ratio of oil: alcohol and the amount of catalyst and their interactions on the dependent variable (conversion of oleic acid to the corresponding ester). Overall, through the results obtained in the characterization was observed that the applied treatments were efficient, however the XRF technique, indicated that tungsten oxide leaching could occur during the preparation of the materials. The treatments performed on HZSM-5 caused no significant changes in the structure indicating that the zeolite was quite resistant to the treatments used. It was evaluated using complete 23 factorial design. For the catalysts investigated, the best reaction conditions were obtained when using higher levels of the independent variables temperature and amount of catalyst. However, for the variable molar ratio the lowest level showed significant yields for most of the synthesized catalyst, obtaining maximum conversion to the OC (67.97%), OW (74.37%), HZSM-5 (61.16%) OC-OW 1 (75.93%), OC-OW 2 (82.57%), OC-OW 3 (79.15%), S/OC-OW 1 (86.90%), S/OC-OW 2 (91.04%), S/OC-OW 3 (88.60%), S/OC-OW/H 1 (92.34%), S/OC-OW/H 2 (100%) and S/OC-OW/H 3 (98.16%). According to the experimental design, the temperature has the biggest influence on the reaction variable for all the synthesized catalysts. Among the catalysts investigated S/OC-OW/H 2 e S/OC-OW/H 3 were more effective. Reuse tests showed that the catalyst activity decreased after each cycle, indicating that the regeneration process was effective. The leaching test indicated that the catalysts are heterogeneous in the evaluated operating range. The catalysts investigated showed themselves promising for the production of biodiesel.
id UFLA_47f5eace19f9cdfbc3aaf2d99939ed4a
oai_identifier_str oai:localhost:1/11210
network_acronym_str UFLA
network_name_str Repositório Institucional da UFLA
repository_id_str
spelling Síntese e aplicação de catalisadores à base de óxidos de cério, tungstênio e HZSM-5 para a produção do biodieselSynthesis and catalytic application cerium oxide, tungsten e HZSM-5based production for biodieselÓxidos mistosEsterificaçãoSulfataçãoCatalisadores heterogêneosÁcido oleicoMixed oxidesCeriumTungstenHZSM-5 esterificationBiodieselCiências AgráriasQuímicaThis work presents a study on the production of biodiesel by esterification reaction of oleic acid with methanol using batch reactor and different catalysts based on CeO2 and WO3 and HZSM-5. Acid treatment was performed in order to increase the catalytic activity. Different characterization techniques were performed, among them X-ray diffraction (XRD), Thermogravimetric analysis TGA/DTA, Spectroscopy in the Region in Fourier Transform Infrared (FTIR) and X-ray fluorescence (XRF). The effects of independent variables: temperature, molar ratio of oil: alcohol and the amount of catalyst and their interactions on the dependent variable (conversion of oleic acid to the corresponding ester). Overall, through the results obtained in the characterization was observed that the applied treatments were efficient, however the XRF technique, indicated that tungsten oxide leaching could occur during the preparation of the materials. The treatments performed on HZSM-5 caused no significant changes in the structure indicating that the zeolite was quite resistant to the treatments used. It was evaluated using complete 23 factorial design. For the catalysts investigated, the best reaction conditions were obtained when using higher levels of the independent variables temperature and amount of catalyst. However, for the variable molar ratio the lowest level showed significant yields for most of the synthesized catalyst, obtaining maximum conversion to the OC (67.97%), OW (74.37%), HZSM-5 (61.16%) OC-OW 1 (75.93%), OC-OW 2 (82.57%), OC-OW 3 (79.15%), S/OC-OW 1 (86.90%), S/OC-OW 2 (91.04%), S/OC-OW 3 (88.60%), S/OC-OW/H 1 (92.34%), S/OC-OW/H 2 (100%) and S/OC-OW/H 3 (98.16%). According to the experimental design, the temperature has the biggest influence on the reaction variable for all the synthesized catalysts. Among the catalysts investigated S/OC-OW/H 2 e S/OC-OW/H 3 were more effective. Reuse tests showed that the catalyst activity decreased after each cycle, indicating that the regeneration process was effective. The leaching test indicated that the catalysts are heterogeneous in the evaluated operating range. The catalysts investigated showed themselves promising for the production of biodiesel.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Este trabalho apresenta um estudo sobre a produção do biodiesel por meio da reação de esterificação da ácido oleico com metanol utilizando reator em batelada, empregando diferentes catalisadores baseados em CeO2 e WO3 e HZSM-5. Foi realizado tratamentos ácidos a fim de aumentar a atividade catalítica. Diferentes técnicas de caracterização foram realizadas, dentre elas analise termogravimétrica (TG/DTA), difração de raios X (DRX), espectroscopia na região no infravermelho com transformada de Fourier (IV) e fluorescência de raios X (FRX). Por meio de planejamento fatorial completo 2 3 avaliaram-se os efeitos das variáveis independentes: temperatura, razão molar óleo:álcool e quantidade de catalisador e suas interações sobre a variável dependente (conversão do ácido oleico ao éster correspondente). De forma geral, através dos resultados obtidos nas caracterizações foi possível observar que os tratamentos realizados foram eficientes, no entanto a técnica FRX, indicou que poderia estar ocorrendo a lixixiviação do óxido de tungstênio durante o preparo dos materiais. Os tratamentos realizados na HZSM-5 não causaram modificações significativas na estrutura, indicando que a zeólita foi bastante resistente aos tratamentos realizados. Para os catalisadores investigadados, as melhores condições reacionais foram obtidas quando se utilizou níveis mais altos das variáveis independentes temperatura e quantidade de catalisador. No entanto, para a variável razão molar o nível mais baixo apresentou rendimentos significativos para a maioria dos catalisadores sintetizados, obtendo conversões máximas para o OC de (67,97%), OW (74,37%), HZSM-5 (61,16%) OC-OW 1 (75,93%), OC-OW 2 (82,57%), OC-OW 3 (79,15%), S/OC-OW 1 (86,90%), S/OC-OW 2 (91,04%), S/OC-OW 3 (88,60%), S/OC-OW/H 1 (92,34%), S/OC-OW/H 2 (100%) e S/OC-OW/H 3 (98,16%). De acordo com o planejamento experimental, a temperatura foi a variável de maior influência na reação para todos os catalisadores sintetizados. Entre os catalisadores investigados os S/OC-OW/H 2 e S/OC-OW/H 3 se mostraram mais eficazes. Os testes de reuso mostraram que os catalisadores sofreram uma pequena diminuição na atividade após cada ciclo, indicando que o processo de regeneração foi efetivo. O teste de lixiviação indicou que os catalisadores apresentaram heterogeneidade na faixa operacional avaliada. Os catalisadores investigados se mostraram promissores para a produção do biodiesel.Universidade Federal de LavrasPrograma de Pós-Graduação em AgroquímicaUFLAbrasilDepartamento de QuímicaMagriotis, Zuy MariaSaczk, Adelir AparecidaSouza, Josefina Aparecida deOliveira, Juliano ElvisLofrano, Renata Carolina ZanettiCoelho, Sabrina Mesquita2016-05-31T19:46:22Z2016-05-31T19:46:22Z2016-05-312016-04-19info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfCOELHO, S. M. Síntese e aplicação de catalisadores à base de óxidos de cério, tungstênio e HZSM-5 para a produção do biodiesel. 2016. 150 p. Tese (Doutorado em Agroquímica)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2016.http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/11210porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFLAinstname:Universidade Federal de Lavras (UFLA)instacron:UFLA2016-05-31T19:46:22Zoai:localhost:1/11210Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufla.br/oai/requestnivaldo@ufla.br || repositorio.biblioteca@ufla.bropendoar:2016-05-31T19:46:22Repositório Institucional da UFLA - Universidade Federal de Lavras (UFLA)false
dc.title.none.fl_str_mv Síntese e aplicação de catalisadores à base de óxidos de cério, tungstênio e HZSM-5 para a produção do biodiesel
Synthesis and catalytic application cerium oxide, tungsten e HZSM-5based production for biodiesel
title Síntese e aplicação de catalisadores à base de óxidos de cério, tungstênio e HZSM-5 para a produção do biodiesel
spellingShingle Síntese e aplicação de catalisadores à base de óxidos de cério, tungstênio e HZSM-5 para a produção do biodiesel
Coelho, Sabrina Mesquita
Óxidos mistos
Esterificação
Sulfatação
Catalisadores heterogêneos
Ácido oleico
Mixed oxides
Cerium
Tungsten
HZSM-5 esterification
Biodiesel
Ciências Agrárias
Química
title_short Síntese e aplicação de catalisadores à base de óxidos de cério, tungstênio e HZSM-5 para a produção do biodiesel
title_full Síntese e aplicação de catalisadores à base de óxidos de cério, tungstênio e HZSM-5 para a produção do biodiesel
title_fullStr Síntese e aplicação de catalisadores à base de óxidos de cério, tungstênio e HZSM-5 para a produção do biodiesel
title_full_unstemmed Síntese e aplicação de catalisadores à base de óxidos de cério, tungstênio e HZSM-5 para a produção do biodiesel
title_sort Síntese e aplicação de catalisadores à base de óxidos de cério, tungstênio e HZSM-5 para a produção do biodiesel
author Coelho, Sabrina Mesquita
author_facet Coelho, Sabrina Mesquita
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Magriotis, Zuy Maria
Saczk, Adelir Aparecida
Souza, Josefina Aparecida de
Oliveira, Juliano Elvis
Lofrano, Renata Carolina Zanetti
dc.contributor.author.fl_str_mv Coelho, Sabrina Mesquita
dc.subject.por.fl_str_mv Óxidos mistos
Esterificação
Sulfatação
Catalisadores heterogêneos
Ácido oleico
Mixed oxides
Cerium
Tungsten
HZSM-5 esterification
Biodiesel
Ciências Agrárias
Química
topic Óxidos mistos
Esterificação
Sulfatação
Catalisadores heterogêneos
Ácido oleico
Mixed oxides
Cerium
Tungsten
HZSM-5 esterification
Biodiesel
Ciências Agrárias
Química
description This work presents a study on the production of biodiesel by esterification reaction of oleic acid with methanol using batch reactor and different catalysts based on CeO2 and WO3 and HZSM-5. Acid treatment was performed in order to increase the catalytic activity. Different characterization techniques were performed, among them X-ray diffraction (XRD), Thermogravimetric analysis TGA/DTA, Spectroscopy in the Region in Fourier Transform Infrared (FTIR) and X-ray fluorescence (XRF). The effects of independent variables: temperature, molar ratio of oil: alcohol and the amount of catalyst and their interactions on the dependent variable (conversion of oleic acid to the corresponding ester). Overall, through the results obtained in the characterization was observed that the applied treatments were efficient, however the XRF technique, indicated that tungsten oxide leaching could occur during the preparation of the materials. The treatments performed on HZSM-5 caused no significant changes in the structure indicating that the zeolite was quite resistant to the treatments used. It was evaluated using complete 23 factorial design. For the catalysts investigated, the best reaction conditions were obtained when using higher levels of the independent variables temperature and amount of catalyst. However, for the variable molar ratio the lowest level showed significant yields for most of the synthesized catalyst, obtaining maximum conversion to the OC (67.97%), OW (74.37%), HZSM-5 (61.16%) OC-OW 1 (75.93%), OC-OW 2 (82.57%), OC-OW 3 (79.15%), S/OC-OW 1 (86.90%), S/OC-OW 2 (91.04%), S/OC-OW 3 (88.60%), S/OC-OW/H 1 (92.34%), S/OC-OW/H 2 (100%) and S/OC-OW/H 3 (98.16%). According to the experimental design, the temperature has the biggest influence on the reaction variable for all the synthesized catalysts. Among the catalysts investigated S/OC-OW/H 2 e S/OC-OW/H 3 were more effective. Reuse tests showed that the catalyst activity decreased after each cycle, indicating that the regeneration process was effective. The leaching test indicated that the catalysts are heterogeneous in the evaluated operating range. The catalysts investigated showed themselves promising for the production of biodiesel.
publishDate 2016
dc.date.none.fl_str_mv 2016-05-31T19:46:22Z
2016-05-31T19:46:22Z
2016-05-31
2016-04-19
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv COELHO, S. M. Síntese e aplicação de catalisadores à base de óxidos de cério, tungstênio e HZSM-5 para a produção do biodiesel. 2016. 150 p. Tese (Doutorado em Agroquímica)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2016.
http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/11210
identifier_str_mv COELHO, S. M. Síntese e aplicação de catalisadores à base de óxidos de cério, tungstênio e HZSM-5 para a produção do biodiesel. 2016. 150 p. Tese (Doutorado em Agroquímica)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2016.
url http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/11210
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Lavras
Programa de Pós-Graduação em Agroquímica
UFLA
brasil
Departamento de Química
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Lavras
Programa de Pós-Graduação em Agroquímica
UFLA
brasil
Departamento de Química
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFLA
instname:Universidade Federal de Lavras (UFLA)
instacron:UFLA
instname_str Universidade Federal de Lavras (UFLA)
instacron_str UFLA
institution UFLA
reponame_str Repositório Institucional da UFLA
collection Repositório Institucional da UFLA
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFLA - Universidade Federal de Lavras (UFLA)
repository.mail.fl_str_mv nivaldo@ufla.br || repositorio.biblioteca@ufla.br
_version_ 1784549804133580800