Desaluminização da zeólita ferrierita para posterior aplicação em adsorção de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Iniciação Científica

Autores

Loureiro Dias, S.C. (UNB) ; Mesquita, G.C. (UNB) ; Müller, J.M. (UNB)

Resumo

A zeólita ferrierita foi desaluminizada em 5, 10, 15 e 20% utilizando o hexafluorsilicato, (NH4)2SiF6, como agente desaluminizante e à temperatura de 80 ºC. O reflexo dos diferentes graus desaluminização nas propriedades fisico- químicas do material foi analisado mediante várias técnicas análiticas, qualitativas e quantitativas, como a Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), Ressonância Magnética Nuclear (RMN) no estado sólido, e Análises Térmicas (TG/DTG/DTA) pós adsorção gasosa de piridina, utilizada como molécula-prova para analisar e comparar a capacidade adsortiva do matérial original e das amostras desaluminizadas. Com os resultados das análises, pôde-se inferir quais e de que forma foram alteradas as características do material.

Palavras chaves

zeólita; desaluminização; ferrierita

Introdução

As zeólitas são um grupo especial de minerais porosos com propriedades catalíticas, possuem uma vasta rede de canais internos, que as proporciona grande área superficial. Seus poros, com diâmetros definidos, são responsáveis por uma das principais características desse material, a seletividade molecular, permitindo que atuem em diversos processos como, literalmente, peneiras moleculares (GIANNETTO et al, 1990). Técnicas de modificação, como a desaluminização, acompanhadas por uma série de análises estruturais, são utilizadas para modificar as propriedades físico-químicas de zeólitas a fim de aumentar o rendimento de determinadas reações. A zeólita ferrierita foi desaluminizada e caracterizada por diversas técnicas, posteriormente será aplicada em reações de adsorção de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, no inglês, PAH’s.

Material e métodos

Utilizou-se o hexafluorsilicato de amônio para a desaluminização em diferentes graus, 5, 10, 15 e 20%, da ferrierita amoniacal. A reação de troca do alumínio reticular pelo silício ocorreu no estado sólido, num forno a vácuo regulado para manter as amostras por 2 horas a temperatura de 80 ºC, em seguida lavadas com aproximadamente 1 litro de água também a 80 ºC. As amostras foram calcinadas e caracterizadas por diferentes técnicas, a Difração de Raios X (DRX), Espectrometria de Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), Ressonância Magnética Nuclear (RMN) no estado sólido e Caracterização Quantitativa por Análise Termogravimétrica (TG). Também foi realizada a adsorção gasosa de piridina nas diferentes amostras a fim de observar como variou a capacidade adsortivas das mesmas.

Resultado e discussão

Os resultados das diversas técnicas de caracterização indicaram que a zeólita ferrierita é bastante resistente a tratamentos térmicos e químicos, já que não foi observada variação significativa nas propriedades deste material. A cristalinidade, verificada através da análise de DRX, não foi visivelmente afetada, os picos se mantiveram na mesma posição e a intensidade dos mesmos não variou significativamente; a quantidade de piridina, molécula-prova, adsorvida pelas diferentes amostras variou de forma discreta, crescendo com o aumento do grau de desaluminização, evidenciado pelas análises de TG e FT-IR; não houve perturbações apreciáveis na estrutura cristalina, verificado pela análise dos espectros de RMN. Os resultados obtidos foram correspondentes ao esperado, devido à razão silício-alumínio da ferrierita, 20, o que confere certa resistência a estrutura. A zeólita ferrierita apresentou-se resistente a tratamentos térmicos e químicos, sendo que mesmo o alto grau de desaluminização a que chegaram certas amostras, 20%, não gerou variações significativas da cristalinidade. Com a caracterização do material antes e depois da desaluminização, pôde-se notar que não houve mudanças aparentes nas propriedades do catalisador. Com o aumento da razão silício/alumínio nas zeólitas, estas ganham resistência a tratamentos térmicos e químicos, foi observado que a razão Si/Al da ferrierita, 20, foi suficiente para manter as características originais. Outras técnicas de modificação estrutural, mais agressivas, podem produzir maiores mudanças na zeólita ferrierita.

Difratograma de Raios X da zeólita ferrierita desaluminizada em diferentes graus, evidenciando que não há perca de cristalinidade considerável.


Quantificação de sítios ácidos por adsorção de piridina e TG/FT-IR.

Conclusões

Pela análise qualitativa dos resultados da difração de raios X, observou-se que não houve perca significativa de cristalinidade na ferrierita, mesmo com alto grau de desaluminização, 20%, indicando que esta zeólida é resistente a processos químicos e térmicos. A análise termogravimétria (TG) e o FT-IR indicaram que a capacidade adsortiva da ferrierita, com piridina como molécula-prova, cresceu com o aumento do grau de desaluminização da amostra, o que pode estar relacionado com a variação na acidez do catalisador. Este trabalho foi realizado na Universidade de Brasília e vinculada ao PIBIC.

Agradecimentos

À minha orientadora Sílvia Dias,ao ProIC/DPP/UnB e ao CNPq. Obrigado por tudo.

Referências

GIANNETTO, G.; Zeolitas: características, propiedades y aplicaciones industriales. Editorial Innovación Tecnológica: Caracas, 1990.