Esterificação do ácido oleico utilizando catalisadores ácidos sulfatados e não sulfatados em materiais mesoporosos do tipo SBA-15

Esse estudo propôs-se a obter biodiesel a partir da esterificação do ácido oleico com os catalisadores Zr-SBA-15, Nb-SBA-15, SO42-/Zr-SBA-15 e SO42-/Nb-SBA-15 obtidos pela inserção de Zr e Nb no suporte SBA-15 e sulfatação do suporte impregnado. O suporte SBA-15 foi sintetizado pelo método hidrotérm...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2015
Main Author: Evangelista, João Paulo da Costa
Orientador/a: Araújo, Antonio Souza de
Co-advisor: Souza, Luiz Di lattes
Format: Tese
Language:por
Published: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
Assuntos em Português:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:http://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/20558
Citação:EVANGELISTA, João Paulo da Costa. Esterificação do ácido oleico utilizando catalisadores ácidos sulfatados e não sulfatados em materiais mesoporosos do tipo SBA-15. 2015. 148 f. Tese (Doutorado em Química) – Programa de Pós-Graduação em Química. Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015.
Resumo Português:Esse estudo propôs-se a obter biodiesel a partir da esterificação do ácido oleico com os catalisadores Zr-SBA-15, Nb-SBA-15, SO42-/Zr-SBA-15 e SO42-/Nb-SBA-15 obtidos pela inserção de Zr e Nb no suporte SBA-15 e sulfatação do suporte impregnado. O suporte SBA-15 foi sintetizado pelo método hidrotérmico. O catalisador foi incialmente sintetizado pelo método de impregnação via úmida, adicionando 4,2 mL de uma solução á 30 % do percursor do metal (Zr e Nb) em cada grama da SBA-15. Após a impregnação foi realizado o processo de sulfatação. As condições reacionais da síntese do biodiesel utilizadas nesse estudo foram: quantidade de catalisador (5% em massa), razão molar de metanol:ácido oleico (20:1), tempo reacional (8 h) e temperatura de refluxo (65ºC). Os catalisadores foram analisados por: difração de raios-X (DRX), análise termogravimétrica (TG/DTG), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), adsorção/dessorção de nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e teste de acidez para identificação da estrutura, composição e verificação da presença de sítios ácidos. Os resultados de caracterização indicaram que o suporte SBA-15 preservou a estrutura hexagonal ordenada, após a incorporação de Zr e Nb. Observou-se a presença de nanopartículas desses metais dispersas na superfície e no interior dos canais microporosos e mesoporosos dos catalisadores Zr-SBA-15 e Nb-SBA-15. Após a sulfatação, aumentou a quantidade de sítios ácidos e a estrutura ordenada foi mantida. Para os catalisadores Zr-SBA-15 e SO42-/Zr-SBA-15 houve a formação das estruturas tetragonal e monoclínica do ZrO2, já para os demais catalisadores Nb-SBA-15 e SO42-/Nb-SBA-15 formaram-se estruturas amorfas. A atividade catalítica foi avaliada pela reação de esterificação do ácido oleico via rota etílica, utilizando todos os catalisadores sintetizados. O biodiesel obtido com SO42-/Zr-SBA-15 apresentou propriedades físico-químicas dentro das normas especificadas pela resolução Nº7/2008 da ANP e melhor rendimento com 80,7%. Foi verificado que os catalisadores sulfatados, produziram maior rendimento com relação aos não sulfatados. O suporte SBA-15 não apresentou atividade catalítica.
Fatty acids such as oleic acid, have received particular attention as raw material, due to its abundance, availability and relatively high purity, being considered as potential materials for production of biodiesel. The esterification reaction of oleic acid using heterogeneous catalysts can be a promising alternative for biodiesel production. This study proposes to find a biodiesel through esterification of oleic acid with Zr-SBA-15, Nb-SBA-15, SO42–/Zr-SBA-15 and SO4 2–/Nb-SBA-15 catalysts, obtained by insertion of Zr and Nb in support SBA-15 and sulfation of the impregnated support. SBA-15 support was synthesized by hydrothermal method. Support SBA-15 was synthesized by hydrothermal method. The catalyst was initially synthesized by the wet impregnation method, followed by sulfation process. The catalysts were analyzed: X-ray diffraction (XRD), thermal analysis (TG/DTG), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), nitrogen adsorption/desorption, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and acidity test to identify the structure, composition and verification the presence acid sites. The characterization results indicated that the SBA-15 support preserved the ordered hexagonal structure after the incorporation of Zr and Nb. It was observed the presence of nanoparticles these metal dispersed on the surface and within the microporous and mesoporous channels of Zr-SBA-15 and Nb-SBA-15 catalysts. After sulfation, increased amount of acid sites and the ordered structure was maintained. For Zr-SBA-15 and SO4 2–/Zr-SBA-15 catalyst was the formation of tetragonal and monoclinic structures of ZrO2, as for the other, Nb-SBA-15 and SO42–/Nb-SBA-15 catalyst were formed amorphous structures. The catalytic activity was evaluated by the esterification reaction of oleic acid via ethyl route, using all the synthesized catalysts. Biodiesel obtained with SO42–/Zr-SBA-15 presented physicochemical properties within the standards specified by the Resolution Nº 45/2014 ANP and obtained the best yield with 80.7%. It was found that sulfated catalysts, produced higher yields with respect to nonsulfated. The SBA-15 support showed no catalytic activity.