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Luiz Carlos Alves de OliveiraPatterson Patricio de SouzaMárcio César PereiraFrancisco Guilherme Esteves NogueiraVanya Marcia Duarte PasaPatricia Alejandra Robles DutenhefnerNayara Teodoro do Prado Martins2019-08-14T14:26:29Z2019-08-14T14:26:29Z2017-08-18http://hdl.handle.net/1843/SFSA-AR7SCUEsse trabalho reporta a síntese de duas novas classes de catalisadores baseados em nióbio e sua aplicação tanto na conversão de moléculas provenientes da biomassa como na oxidação de contaminantes orgânicos. A primeira classe foi sintetizada a partir do precursor Filter Cake (FC), usado no processo de obtenção do Nb2O5.nH2O. A segunda classe foi obtida a partir do fosfato de nióbio (NbOPO4.nH2O), o qual é reconhecido pela sua elevada acidez. O tratamento hidrotérmico na presença de diferentes agentes (ácido oxálico ou peróxido de hidrogênio) proporcionou a alteração de propriedades associadas à morfologia, porosidade e acidez.Testes catalíticos de conversão de carboidratos foram realizados em diversas condições e demonstraram que as duas novas classes de catalisadores apresentaram significativo potencial catalítico em reações de desidratação de frutose em meio aquoso visando a obtenção de 5-HMF (5-hidróximetil-2-furano carboxaldeído) e/ou ácido levulínico (ácido 4-oxopentanóico).Estes,são importantes insumos da indústria petroquímica. A utilização do catalisador PH12h forneceu um rendimento de 5-HMF de até 22%em meio aquoso. Através da utilização do catalisador FOSFPH4h, rendimentos de 42% para 5-HMF e 97% de conversão foram obtidos.Além disso, esse último se mostrou mais estável em relação ao fosfato de nióbio in natura, podendo ser reutilizado por até 3 vezes com apenas uma pequena redução na sua atividade catalítica. Foram realizados também estudos de conversão da glicerina loira (resíduo proveniente da produção de biodiesel) utilizando os catalisadores baseados em fosfato de nióbio. Os resultados foram expressivos, sendo que uma conversão de até 80 %foi obtida utilizando o catalisador FOSFPH4h e como produto principal obteve-se o ácido fórmico, o qual é bastante desejável uma vez que é uma importante matéria-prima petroquímica. Por fim, a atividade dos materiais Filter Cake (FC), AO4h e PH12h foi avaliada na decomposição de azul de metileno (AM) em solução aquosa. Os processos Fenton heterogêneo e Fotocatálise foram empregados para esse propósito. Uma remoção de 87% de AM foi alcançada em apenas 30 minutos utilizando o catalisador AO4hem um sistema reacional do tipo Fenton com uma concentração de corante de 50 ppm. Já a fotocatálise empregando radiação UV proporcionou uma remoção de 86% de AM após 5 horas utilizando o catalisador AO4h.This work reports the synthesis of two new classes of catalysts based on niobium and their application in both the conversion of molecules from biomass and the oxidation of organic contaminants. The first class was synthesized from the precursor Filter Cake (FC), used in the process of obtaining Nb2O5.nH2O. The second class was obtained from the niobium phosphate (NbOPO4.nH2O), which is recognized by its high acidity. Hydrothermal treatment in the presence of different agents (oxalic acid or hydrogen peroxide) provided the alteration of properties associated with morphology, porosity, and acidity. Carbohydrate conversion catalytic tests were carried out under different conditions and demonstrated that the two new classes of catalysts showed significant catalytic potential in aqueous dehydration reactions of fructose in order to obtain 5-HMF (5-hydroxymethyl-2-Furancarboxaldehyde) and/or levulinic acid (4-oxopentanoic acid). They are important inputs for the petrochemical industry. The use of the PH12h catalyst allowed a 5-HMF yield of up to 22 % in aqueous media. By using the FOSFPH4h catalyst, yields of 42 % to 5-HMF and 97 % conversion were obtained. In addition, the latter proved to be more stable in relation to in natura niobium phosphate and could be reused for up to 3 times with only a small reduction in its catalytic activity. Studies on the conversion of crude glycerin (residue from biodiesel production) using the catalysts based on niobium phosphate were also carried out. The results were expressive and a conversion of up to 80 % was obtained using the catalyst FOSFPH4h. Formic acid was obtained as the main product, which is very desirable since it is an important petrochemical feedstock. Finally, the activity of Filter Cake (FC), AO4h and PH12h materials was evaluated in the decomposition of methylene blue (MB) in aqueous solution. The heterogeneous Fenton and Photocatalysis processes were used for this purpose. A removal of 87 % of MB was achieved in only 30 minutes using the AO4h catalyst in a Fenton-type reaction system with a dye concentration of 50 ppm. Photocatalysis employing UV radiation provided 86 % removal of MB after 5 hours using the AO4h catalyst.Universidade Federal de Minas GeraisUFMGNiobioCatálise heterogêneaBiomassaQuímica ambientalQuímica inorgânicaCatalisadoresMateriais nanoestruturadosglicerol5-hidróximetilfurfuralFosfato de NióbioÓxido de NióbiofrutoseoxidaçãoSíntese hidrotermal de catalisadores nanoestruturados de nióbio aplicados na conversão de frutose, glicose, glicerina e na degradação de contaminantes orgânicosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALtese___nayara___versao_final.pdfapplication/pdf8721079https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/SFSA-AR7SCU/1/tese___nayara___versao_final.pdf1a9aefa521c9d4a97830463811322e90MD51TEXTtese___nayara___versao_final.pdf.txttese___nayara___versao_final.pdf.txtExtracted texttext/plain231851https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/SFSA-AR7SCU/2/tese___nayara___versao_final.pdf.txte2a0e82f2f7d45f06992c8148fe16fccMD521843/SFSA-AR7SCU2019-11-14 15:05:51.158oai:repositorio.ufmg.br:1843/SFSA-AR7SCURepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T18:05:51Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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