Caulim calcinado: estudo cin?tico da dissolu??o do alum?nio em meio ?cido e aplica??o como precursor na produ??o de s?lica porosa

O estudo cin?tico da dissolu??o do metacaulim (caulim calcinado) foi desenvolvido para o caulim de cobertura de papel oriundo da regi?o do Rio Capim (Estado do Par?, norte do Brasil). O caulim foi calcinado a 700?C por 2 horas para obten??o do metacaulim e, em seguida, lixiviado com ?cido sulf?rico,...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2016
Main Author: LIMA, Paula Elissa Antonio de lattes
Orientador/a: NEVES, Roberto de Freitas lattes
Format: Tese
Language:por
Published: Universidade Federal do Par?
Programa: Programa de P?s-Gradua??o em Geologia e Geoqu?mica
Department: Instituto de Geoci?ncias
Assuntos em Portugês:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/9020
Citação:LIMA, Paula Elissa Antonio de. Caulim calcinado: estudo cin?tico da dissolu??o do alum?nio em meio ?cido e aplica??o como precursor na produ??o de s?lica porosa. Orientador: Roberto de Freitas Neves. 2016. 113 f. Tese (Doutorado em Geologia e Geoqu?mica) - Instituto de Geoci?ncias, Universidade Federal do Par?, Bel?m, 2016. Dispon?vel em: http://repositorio.ufpa.br:8080/jspui/handle/2011/9020. Acesso em:.
Resumo Português:O estudo cin?tico da dissolu??o do metacaulim (caulim calcinado) foi desenvolvido para o caulim de cobertura de papel oriundo da regi?o do Rio Capim (Estado do Par?, norte do Brasil). O caulim foi calcinado a 700?C por 2 horas para obten??o do metacaulim e, em seguida, lixiviado com ?cido sulf?rico, clor?drico e n?trico nas temperaturas de 95?C, 80?C e 70?C ? 3?C. Nas lixivia??es foram usados excessos ?cidos correspondentes a 5%. Foram coletadas amostras, com intervalos pr?-determinados a cada 15 minutos at? tempo total de 3 horas, as quais foram submetidas ? an?lise de alum?nio atrav?s do m?todo titrim?trico com EDTA. Foram obtidas extra??es finais de alum?nio de 97,42%, 97,99% e 95,9% para o ?cido sulf?rico, clor?drico e n?trico, respectivamente. O ?cido clor?drico foi o mais r?pido e o ?cido n?trico apresentou um comportamento semelhante ao do ?cido sulf?rico. Foram utilizados modelos cin?ticos de rea??o homog?nea (M?todo Integral, M?todo das Meias-Vidas e M?todo das Velocidades Iniciais) e heterog?nea (Shrinking Core Model). O modelo cin?tico que melhor se ajustou aos dados obtidos foi o Shrinking Core Model considerando part?culas esf?ricas com tamanho constante. Trata-se de um processo quimicamente controlado, com rea??o de primeira ordem em rela??o ao alum?nio do metacaulim, de primeira ordem em rela??o ? concentra??o do ?cido sulf?rico, clor?drico ou n?trico e energias de ativa??o equivalentes a 87,78 kJ/mol, 90,60 kJ/mol e 91,58 kJ/mol, respectivamente. Pesquisas realizadas anteriormente, utilizando excesso de um dos reagentes acima de 50%, est?o em conson?ncia com os dados encontrados neste trabalho desenvolvido com excesso ?cido de apenas 5%. O estudo da utiliza??o do caulim calcinado como precursor na produ??o de s?lica porosa foi desenvolvido a partir do s?lido obtido no processo de lixivia??o com ?cido sulf?rico. O material lixiviado era um s?lido microporoso, com teor de s?lica de 86,7%, elevada ?rea espec?fica (297,13 m?/g) e capacidade de adsor??o de umidade compat?vel com s?lica gel comercial.
A kinetic study of metakaolin (calcined kaolin) dissolution was carried out using kaolin for paper coating derived from the Rio Capim region (Par? State, Northern Brazil). The kaolin was calcined at 700?C for 2 hours, in order to obtain metakaolin, and then leached with sulfuric, hydrochloric and nitric acid at 95?C, 80?C and 70?C ? 3?C. The leachings were performed using excess acid of 5%. Samples were collected every 15 minutes for 3 hours and subjected to aluminum analysis by the EDTA titrimetric method. Final aluminum extraction of 97.42%, 97.99% and 95.9% was obtained with sulfuric, hydrochloric and nitric acid, respectively. Hydrochloric acid was faster than nitric and sulfuric acid, which showed a similar dissolution behavior. Kinetic models of homogeneous (Integral Method, Method of Half-Lives and Method of Initial Rates) and heterogeneous (Shrinking Core Model) reaction were used. The Shrinking Core Model for spherical morphology with a constant size showed better fit. The leaching process is chemically controlled, with leaching reaction of the first order with respect to aluminum from metakaolin, the first order with respect to sulfuric, hydrochloric and nitric acid concentration and activation energies of 87.78 kJ/mol, 90.60 kJ/mol and 91.58 kJ/mol, respectively. Previous research, using excess acid above 50%, are consistent with the data found in this study carried out with only 5% excess acid. The study about the application of calcined kaolin as a precursor in the porous silica production was carried out with the solid obtained in the leaching process with sulfuric acid. The leached material was a microporous solid, with 86.7% of silica, high specific area (297.13m?/g) and humidity adsorption capacity compatible with commercial silica.