Síntese e caracterização de zeólitas ZSM-5 para a desidratação do glicerol

• Autor(a) principal: Neves, Thaís Martins
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da FURG (RI FURG)
• Texto Completo: http://repositorio.furg.br/handle/1/8877
• topic: Desidratação do glicerol; Acroleína; ZSM-5; Sítios ácidos de Brønsted; Glycerol dehydration; Acrolein; Brønsted acid sites

O glicerol é o principal subproduto da produção de biodiesel e pode ser convertido a produtos de alto valor econômico. A produção de acroleína por meio da desidratação catalítica do glicerol consiste em um processo alternativo vantajoso, frente ao método de síntese convencional baseado na oxidação parcial do propileno. Os objetivos do presente trabalho foram a síntese de zeólitas ZSM-5 com diferentes razões Si/Al: 25, 50 e 75 seguindo um método de síntese rápido; e aplicação desses catalisadores na reação de desidratação do glicerol para a produção de acroleína. A formação das zeólitas ZSM-5 foi confirmada por difração de raios-X (DRX) e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Os materiais sintetizados possuem elevadas áreas superficiais e são micro e mesoporosos, de acordo com os resultados de fisissorção de N2. Foi observado por microscopia eletrônica de varredura (MEV) que as partículas dos catalisadores possuem morfologia esférica e se encontram aglomeradas. O mapeamento e análise por espectroscopia de energia dispersiva (EDS) confirmaram que as amostras são compostas por Si, Al, O e Na e que os elementos estão distribuídos uniformemente nos materiais. De acordo com os resultados de análise termogravimétrica (TG/DTG), a zeólita com razão Si/Al de 75 é o catalisador com maior hidrofobicidade entre os materiais sintetizados. Os catalisadores foram convertidos para a forma HZSM-5 por meio de troca iônica com NH4Cl. Para esses materiais a presença de sítios ácidos de Brønsted foi confirmada por FTIR. As zeólitas HZSM-5 foram aplicadas a reação de desidratação do glicerol e a análise dos produtos foi realizada por cromatografia gasosa. Nas duas primeiras horas de reação as zeólitas apresentaram estabilidade e altas conversões de glicerol foram obtidas (acima de 85%). Porém, após 3 horas de reação, os catalisadores desativaram e os valores de conversão, após 6 horas de reação, foram de 17%, 7% e 12% para as razões Si/Al de 25, 50 e 75, respectivamente. A maior atividade da zeólita com razão de 25 foi associada ao menor tamanho de cristalito, maior volume de mesoporos e alto teor de alumínio na composição desse material. Foi observado que a zeólita de razão 75 apresentou um período de estabilidade ao final da reação, o que foi associado a elevada área superficial deste catalisador. De acordo com os resultados obtidos, houve um aumento na formação de acroleína no decorrer das reações catalisadas por HZ25, HZ50 e HZ75. Esses resultados foram relacionados a redução da taxa de formação de coque nos catalisadores ao longo do tempo.