Síntese, caracterização e aplicação de MCM-41 funcionalizado com diisopropilamina no processo de adsorção do dióxido de carbono

Emissions of CO2 in the atmosphere have increased successively by various mechanisms caused by human action, especially as fossil fuel combustion and industrial chemical processes. This leads to the increase in average temperature in the atmosphere, which we call global warming. The search for new t...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2009
Main Author: Barbosa, Marcela Nascimento
Orientador/a: Araújo, Antônio Souza de
Co-advisor: Pedrosa, Anne Michelle Garrido lattes
Format: Dissertação
Language:por
Published: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Department: Físico-Química; Química
Assuntos em Portugês:
Assuntos em Inglês:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:http://repositorio.ufrn.br:8080/jspui/handle/123456789/17608
Citação:BARBOSA, Marcela Nascimento. Síntese, caracterização e aplicação de MCM-41 funcionalizado com diisopropilamina no processo de adsorção do dióxido de carbono. 2009. 106 f. Dissertação (Mestrado em Físico-Química; Química) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2009.
Resumo Português:As emissões de CO2 na atmosfera vêm aumentando sucessivamente devido a vários mecanismos provocados pela ação humana, principalmente como a queima de combustíveis fósseis e processos químicos industriais. Isso leva ao aumento da temperatura média na atmosfera, a qual chamamos de aquecimento global. A busca por novas tecnologias para minimizar os impactos ambientais decorrentes deste fenômeno tem sido investigadas. A captura de CO2 é uma das alternativas que podem ajudar a diminuir as emissões desses gases. O CO2 pode ser capturado através do processo de adsorção utilizando adsorventes seletivos para este fim. Foram sintetizados pelo método hidrotérmico, materiais do tipo MCM-41 e Al- MCM-41 na razão molar Si/Al igual a 50. Os géis de sínteses foram preparados partindo deuma fonte de silício, sódio, água destilada e alumínio no caso do Al-MCM-41. O período de síntese dos materiais foi de 5 dias em autoclave a 100ºC. Após esse tempo os materiais foram filtrados, lavados e secos em estufa a 100ºC durante 4 horas, e posteriormente calcinados a 450ºC. Em seguida os materiais calcinados foram funcionalizados com a Di-iso-propilamina (DIPA) através do método de impregnação por via úmida. Foi utilizado 0,5 g de material mesoporoso para 3 mL de DIPA. Os materiais funcionalizados ficaram em um recipiente fechado durante 24 horas, e após esse período foram secos em temperatura ambiente durante 2 horas. Posteriormente foram submetidos a um tratamento térmico a 250ºC durante 1 hora. Estes materiais foram utilizados para o processo de adsorção de CO2 e foram caracterizados por DRX, FT-IR, BET/BJH, MEV, EDX e TG/DTG. Os ensaios de adsorção de CO2 foram realizados nas seguintes condições: 100 mg de adsorvente, temperatura de 75ºC sob fluxo de 100 mL/min de CO2 durante 2 horas. A dessorção do CO2 foi realizada através da termogravimetria, da temperatura ambiente até 900ºC, sob fluxo de 25 mL/min de He e uma razão de 10ºC/min. Os difratogramas de raios-X para as amostras sintetizadas apresentaram os picos característicos do MCM-41, evidenciando que a estrutura do mesmo foi obtida. Para as amostras funcionalizadas observou-se uma diminuição das intensidades desses picos, consequentemente, uma diminuição do ordenamento estrutural do material. No entanto, a estrutura mesoporosa foi preservada. Os testes de adsorção mostraram que o MCM-41 funcionalizado se apresentou como um material adsorvente promissor, para captura de CO2, com uma perda de massa referente à dessorção do CO2 de 7,52 %, enquanto que no Al-MCM- 41 funcionalizado não apresentou essa perda
Resumo inglês:Emissions of CO2 in the atmosphere have increased successively by various mechanisms caused by human action, especially as fossil fuel combustion and industrial chemical processes. This leads to the increase in average temperature in the atmosphere, which we call global warming. The search for new technologies to minimize environmental impacts arising from this phenomenon has been investigated. The capture of CO2 is one of the alternatives that can help reduce emis ions of greenhouse gases. The CO2 can be captured through the process of selective adsorption using adsorbents for this purpose. Were synthesized by hydrothermal method, materials of the type MCM-41 and Al-MCM-41 in the molar ratio Si / Al equal to 50. The synthesis of gels were prepared from a source of silicon, sodium, water and aluminum in the case of Al-MCM-41. The period of synthesis of the materials was 5 days in autoclave at 100°C. After that time materials were filtered, washed and dried in greenhouse at 100 º C for 4 hours and then calcined at 450 º C. Then the calcined material was functionalized with the Di-isopropylamine (DIPA) by the method of wet impregnation. We used 0.5 g of material mesopores to 3.5 mL of DIPA. The materials were functionalized in a closed container for 24 hours, and after this period were dried at brackground temperature for 2 hours. Were subsequently subjected to heat treatment at 250°C for 1 hour. These materials were used for the adsorption of CO2 and were characterized by XRD, FT-IR, BET / BJH, SEM, EDX and TG / DTG. Tests of adsorption of CO2 was carried out under the following conditions: 100 mg of adsorbent, temperature of 75°C under flow of 100 mL/min of CO2 for 2 hours. The desorption of CO2 was carried out by thermogravimetry from ambient temperature to 900ºC under flow of 25 mL min of He and a ratio of 10ºC/min. The difratogramas X-ray for the synthesized samples showed the characteristic peaks of MCM-41, showing that the structure of it was obtained. For samples functionalized there was a decrease of the intensities of these peaks, with a consequent reduction in the structural ordering of the material. However, the structure was preserved mesopores. The adsorption tests showed that the functionalized MCM-41 is presented as a material promising adsorbent, for CO2 capture, with a loss of mass on the desorption CO2 of 7,52%, while that in Al-MCM- 41 functionalized showed no such loss