Preparo de heteropoliácido fosfomolíbdico (HPMo) suportado em SBA-15 para atuar como catalisador em reação de esterificação.

ISBN 978-85-85905-19-4

Área

Materiais

Autores

Soares, E.C.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ, BELÉM, PARÁ, BRASIL) ; Oliveira, A.N. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAPÁ) ; Nascimento, L.A.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ, BELÉM, PARÁ, BRASIL) ; Rocha Filho, G.N. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ, BELÉM, PARÁ, BRASIL) ; Costa, C.E. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ, BELÉM, PARÁ, BRASIL) ; Zamian, J.R. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ, BELÉM, PARÁ, BRASIL)

Resumo

A utilização de SBA-15 como suporte para catálise heterogênea é uma alternativa aos processos químicos tradicionais, para a redução de impactos ambientais. O objetivo deste trabalho foi sintetizar a SBA-15 impregná-la com heteropoliácido fosfomolíbdico (HPA) para o teste catalítico de esterificação, de um rejeito (o Destilado da Desodorização de Óleo de Palma), com álcoois etílico e metílico. Os produtos da reação foram estimados por titulação NaOH a 0,1 mol/L. Os resultados obtidos demonstraram que o uso do SBA-15 purificado (SBA-15-P) após o lixiviamento do SBA-15-HPA com uma mistura de CH2Cl2/(C2H5)2O, 50% v/v, por 24 horas, apresentou atividade catalítica satisfatória de 55,40 e 89,30 % em ésteres etílicos e metílicos respectivamente.

Palavras chaves

SBA-15; esterificação; heteropoliácido

Introdução

O desenvolvimento dos materiais mesoporosos está relacionado com a grande demanda de aplicações em vários campos como adsorção, separação, catálise, liberação controlada de fármacos entre outros. A família SBA utiliza copolímeros do tipo bloco, como direcionador estrutural que conferem a essa classe de materiais mesoporosos o aumento da espessura da parede porosa, dando maior rigidez e estabilidade à rede inorgânica. Desde o seu desenvolvimento em 1998, a sílica mesoporosa SBA-15 tem sido amplamente estudada devido, principalmente, à sua grande estabilidade térmica, química, mecânica e área superficial. Outra propriedade relevante da SBA-15 é sua capacidade de absorver outros catalisadores na sua estrutura, devido aos grupos silanois em sua superfície, o que permite seu uso como suporte para catalisadores mais ativos como os heteropoliácidos com estrutura de Keggin tem se destacado no campo da catálise ácida (FENG et al., 2010; PACULA et al., 2015), que são preparados pelo método de impregnação (PIRES et al., 2014). O objetivo deste trabalho foi sintetizar a peneira molecular mesoporosa do tipo SBA-15, incorporar o heteropoliácido fosfomolíbdico (HPA) em sua estrutura e caracterizá-la por difração de raios-x (DRX). Além de analisar sua performance, como catalisador heterogêneo, na reação de esterificação do DDOP, destilado da desodorização do óleo de palma, um rejeito de óleo de palma refinado com alto teor de ácidos graxos livres (NASCIMENTO et al., 2011) na sua composição, que por catálise ácida pode ser transformado em biodiesel.

Material e métodos

SBA-15 foi sintetizada utilizando-se P-123 como agente direcionador de estrutura e TEOS como fonte de sílica. Em um procedimento típico, como descrito por Pires et al. (2014). Assim como a incorporação do HPA no SBA- 15. As amostras obtidas foram designadas como SBA-15-HPA. Os difratogramas de raios-X foram obtidos através do método do pó em um difratômetro da PANalytical, modelo X´PERT PRO MPD (PW 3040/60). Para serem utilizados nas reações, os catalisadores foram primeiramente ativados a 130°C por 2 h, utilizando-se uma massa de catalisador equivalente a 5% em relação à massa de DDOP. A conversão de ácidos graxos, AGL (%) em ésteres, foi estimada pela medida da acidez do produto. Esses valores foram calculados, onde o DDOP e o produto da reação foram titulados com uma solução padrão de NaOH a 0,1 mol/L utilizando-se fenolftaleína como indicador de acordo com a literatura (Pires et al., 2014).

Resultado e discussão

Os difratogramas da Figura 1 exibiram três picos característicos que foram relacionados às reflexões (100), (110) e (200) que, por sua vez, estão associadas à presença de uma simetria hexagonal de poros e à formação de uma estrutura mesoporosa bem ordenada característica da SBA-15 (PIRES et al., 2014). Esses resultados indicam que a adição de 25% de HPA na SBA-15 não colapsou a estrutura mesoporosa da SBA-15. O que possivelmente evidencia a absorção do HPA na superfície nos poros do suporte (LIU et al., 2009) fica claro que o SBA-15 HPA tem uma redução de intensidade, principalmente, no pico de reflexão (100) (LIU et al., 2015). Os resultados das atividades catalíticas dos catalisadores na esterificação do DDOP com etanol e metanol estão apresentados na Tabela 1. Os dados obtidos demonstram que o catalisador SBA-15-P exibiu uma atividade de conversão de 55,40 e 89,30 % de ésteres etílico e metílico respectivamente. Pires et al. (2014) teve uma conversão de 82% de ésteres etílicos com metacaulim impregnado com 25% de impregnação do ácido 12-tungstofosfórico (H3PW12O40) nas condições reacionais de 200°C por 2 horas (25 % HPW/SBA-15). Sendo que foram feitos dois testes reacionais sem os catalisadores (HPA) com o DDOP e com a SBA-15 em etanol e metanol obtendo as seguintes conversões 10,40 e 12,60 % em ésteres etílico e metílico respectivamente nas mesmas condições. O que evidencia inatividade do suporte SBA-15 nesta reação.

Valores da capacidade ácida, rendimentos da esterificação do DDOP com etanol e metanol na razão molar 1:10 a 160°C por 2 h


Difratogramas das amostras SBA-15 e 25% HPA/SBA-15

Conclusões

A peneira molecular mesoporosa SBA-15 pode ser considerada boa como suporte para a impregnação do ácido fosfomolíbdico. Após a caracterização estrutural realizada nesse material por DRX, evidenciando a possível interação do suporte com o HPA sem o comprometimento da integridade estrutural do suporte nem do heteropoliácido. A atividade catalítica foi avaliada na esterificação do resíduo da desodorização do óleo de Palma (DDOP) com etanol e metanol. Os resultados revelaram que a reação se processa em fase heterogênea com o catalisador.Portanto, os resultados coadunam com a proposta do trabalho.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao CNPq, FAPESPA, FINEP e LAPAC /UFPA pelo apoio financeiro.

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