ÁREA: Química Industrial e Tecnologias Limpas
TÍTULO: ADSORÇÃO DE CO2 EM ZEÓLITA 13X E 5A EM DIFERENTES TEORES DE UMIDADE ATRAVÉS DO MÉTODO GRAVIMÉTRICO
AUTORES: LIMA Y.S. - UNIFACS, GUIMARãES P.R.B. - UNIFACS, CARVALHO L.S. - UNIFACS, SILVA A.O.S. - UNIFACS, LISBOA D.O. - UNIFACS, FAGUNDES R.C. - UNIFACS, NEVES S.B. - UNIFACS, LIMA S.H. - UFRN2, ARAUJO A. - UFRN.
RESUMO: A adsorção de CO2 em zeólitas comerciais, em pellets, foi estudada através de experimentos realizados utilizando o método gravimétrico, através de uma microbalança digital. Com este método foi possível obter-se isotermas do componente (CO2) no adsorvente, quando os dados de equilíbrio de adsorção foram ajustados de acordo com o modelo proposto por Langmuir. Estudos foram realizados para verificar a capacidade de adsorção dos adsorventes, zeólitas 13X e 5A, com diferentes teores de umidade sendo verificada a influência desta variável na capacidade de adsorção, visto que a zeólita com teor de 30% de umidade adsorve uma quantidade menor de CO2 em relação a zeólita seca.
PALAVRAS CHAVES: zeólitas, isotermas de adsorção, gravimetria
INTRODUÇÃO: O controle da poluição vem sendo buscado por muitos países, principalmente, devido ao aumento das emissões de CO2, impulsionando os governos e grupos de pesquisa a buscar soluções para a redução da concentração desse gás na atmosfera terrestre. A indústria química tem criado novas tecnologias para se adequar a esta nova realidade[1-2].
Diversas tecnologias estão sendo estudadas, dentre elas, absorção com alcanolaminas, adsorção por PSA, criogenia e separação por membranas, para a separação e purificação desse gás decorrentes de fontes poluentes. Ultimamente a tecnologia de adsorção de CO2 está sendo utilizada como um processo de separação e purificação bastante eficiente na separação de CO2, principalmente após desenvolvimento de adsorventes[3-4].
Neste trabalho foram analisados os dados de equilíbrio de adsorção monocomponente (CO2), em zeólitas 13X e 5A, utilizando o método gravimétrico, através de uma microbalança digital. Utilizando este método foi possível obter as isotermas de equilíbrio do componente CO2 no adsorvente. Os dados de equilíbrio de adsorção obtidos foram ajustados de acordo ao modelo de por Langmuir[5].
MATERIAL E MÉTODOS: O método experimental utilizado constava de uma murfla, na qual foram, acoplados dois medidores de fluxo onde com esses medidores foi possível realizar a variação da concentração de CO2 e Ar, em conjunto com uma microbalança.
Testes experimentais para a retirada de umidade do material em estudo foram realizados onde foi feito o aquecimento do adsorvente (zeólita 13X) nas temperaturas 343 e 673K com taxa de aquecimento de 0,042K/s, em atmosfera de argônio com uma vazão de 0,0046m³/s durante um determinado período de tempo.
A construção das isotermas de adsorção foi realizada a uma temperatura de 298K e de onde foi variando as concentrações da mistura e verificando as vazões (CO2, Ar, mistura). Em cada intervalo de tempo era realizada uma pesagem para verificar a variação de massa da amostra.
Os parâmetros utilizados no modelo de Langmuir mono componente foram obtidos através de ajustes experimentais dos pontos experimentais para os componentes puros. Foram realizados experimentos nas concentrações de 0,1 a 5,3mol/g
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os testes realizados com as amostras de zeólitas 13X e 5A, utilizando o método gravimétrico mostraram que a umidade presente no adsorvente influenciou na adsorção do CO2. De acordo com as isotermas mostradas nas figuras 1(Isoterma de adsorção de CO2 a 298K com a zeólita 13X. tratada a 343K) e 2(Isoterma de adsorção de CO2 a 298K com a zeólita 5A tratada a 343K), que seguem de acordo com o modelo de Langmuir, os adsorventes com 30% de água tendem a adsorver menos CO2 em comparação com os adsorventes que foram tratados a 673K, Figuras 3(Isoterma de adsorção de CO2 a 298K com a zeólita 13X. tratada a 673K) e 4(Isoterma de adsorção de CO2 a 298K com a zeólita 5A tratada a 673K).
Dentre os adsorventes comerciais estudados e testados, foram selecionados dois tipos: 13 X e 5A onde destaca-se a zeólita 13X que foi tratada a 673K alcançando a capacidade de adsorção de CO2 de 0.82, 2.58, 3.88, 5.21, 7.47, 9.16, 9.99, 10.38g/mol. Os resultados das isotermas de adsorção apresentaram o comportamento linear obedecendo ao modelo de Langmuir.
CONCLUSÕES: A tecnologia de adsorção de CO2 por ser mais limpa do que a absorção com alcanolaminas poderá ser uma alternativa bastante viável industrialmente para a separação do CO2 dos gases industriais, já que gera muito menos resíduo. Desta maneira os dados aqui obtidos serão utilizados para verificar qual a melhor condição operacional favorece a melhor condição dinâmica de adsorção, visando uma melhor temperatura, porém sem comprometer a eficiência da separação de CO2.
AGRADECIMENTOS:Os autores agradecem ao CNPq pelo auxílio à bolsa de pesquisa a FINEP (Financiadora de Estudos e Projetos), PETROBRÁS e a RECAT pelo apoio.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:1.CORREA, C. M.; Eliminacíon de Contaminantes Del Aire, VI Curso Iberoamericano sobre Adsorbentes para la protección Ambiental, Ed. CYTED, Manágua, 2005.
2.CAMARA, R. J. B. Campos Maduros e Campos Marginais. Definições para o Efeito Regulatório. Dissertação – UNIFACS, Salvador, 2004. 128 p.
3.GIANETTO, G.; Zeólitas: Características, propriedades y aplicaciones industriales, Ed. Caracas, 1990.
4.GOMES, V. G. e YEE, K. W. K., Pressure swing adsorption for carbon dioxide sequestration from exhaust gases, Seperation and Purification Technolohy, vol. 28, p.161 – 171. 2002.
5.NEVES, C. F. C., SCHVARTZMAN, M. M. A. M., Separação de CO2 por Meio da Tecnologia PSA, Química Nova, vol.28,622-628. 2005.