Desenvolvimento de catalisador de heteropoliácido suportado em sílica para reação de esterificação

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Oliveira, Karine Isabel Scroccaro de
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/31814
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Carlos Itsuo Yamamoto
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPEYamamoto, Carlos Itsuo, 1965-Oliveira, Karine Isabel Scroccaro de2024-05-09T18:23:19Z2024-05-09T18:23:19Z2013https://hdl.handle.net/1884/31814Orientador: Prof. Dr. Carlos Itsuo YamamotoTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduaçãoo em Engenharia e Ciências dos Materiais. Defesa: Curitiba, 21/06/2013Inclui BibliografiaÁrea de concentração: Engenharia e ciência de materiaisResumo: Catalisadores do tipo HPAs (heteropoliácidos) foram avaliados em reações catalíticas heterogêneas, por apresentarem um alto potencial catalítico. Desenvolveu-se um catalisador heterogêneo com PTA (ácido fosfotúngstico) suportado em SiO2, sendo avaliada a sua atividade catalítica para obtenção do estearato de metila. Os catalisadores foram desenvolvidos pela técnica da impregnação por excesso de solução, seguidos da caracterização das suas propriedades físico-químicas (FRX, DRX), morfológicas (MEV) texturais (BET), térmicas (TGA), além do estudo da viabilidade econômica para aplicação na indústria (TON, TOF). A força e a distribuição dos sítios ácidos dos catalisadores foram avaliadas a partir do processo de adsorção-dessorção da piridina com monitoramento por espectroscopia vibracional na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Utilizou-se a ferramenta do planejamento experimental para otimizar as condições de impregnação desses suportes com os HPAs e também para encontrar as melhores condições reacionais. A cromatografia foi utilizada para quantificar os ésteres obtidos nas reações e, pela análise no UV-VIS detectou-se se o catalisador heterogêneo estava sendo lixiviado durante as reações. As condições de impregnação foram estabelecidas em 0,5 g de PTA (ácido fosfotúngstico) para 5 g de suporte (SiO2), sob agitação de 150 rpm, durante 24 h, e utilizando 20 mL de HCl 0,1 Mol.L-1 como solvente, que foi o melhor entre os outros, além de ser uma solução altamente diluída e o composto não ser tóxico igual aos demais solventes ao meio ambiente. Constatou-se que a temperatura de calcinação (200 ºC) é um parâmetro importante para garantir que o PTA não seja degradado por conta da sua estabilidade térmica e que não ocorra a lixiviação durante a reação. Outro fator importante avaliado foi a capacidade de reutilização do catalisador e sua regeneração que foi de mais de 10 vezes. Na reação heterogênea com razão molar de 8:1 de Metanol (MetOH): Ácido Esteárico, a conversão obtida foi de 94 % em 2 h com 10 % de catalisador na temperatura de 80 ºC. O catalisador heterogêneo desenvolvido à base do PTA poderá ser empregado em substituição aos catalisadores homogêneos que são de difícil remoção do meio reacional.Abstract: Catalysts with HPAs (heteropolyacids) were evaluated in heterogeneous catalytic reactions, because they have a high catalytic potential. Developed a heterogeneous catalyst with APT (phosphotungstic acid) supported on SiO2, and evaluated their catalytic activity for obtaining methyl stearate. The catalysts were developed by the technique of impregnation excess solution, followed by the characterization their physicochemical properties (XRF, XRD), morphological (SEM) texture (BET), thermal (TGA), and the study of economic availability for application industry (TON, TOF). The strength and distribution of acid sites of the catalysts were evaluated from the adsorption-desorption of pyridine with monitoring by vibrational spectroscopy of Fourier transform infrared (FTIR). We used the tool of experimental design to optimize the conditions of impregnation of these brackets with HPAs and also to find the best reaction conditions. Chromatography was used to quantify the esters obtained in the reactions, and the UVVIS analysis was used to evaluate the heterogeneous catalyst was leaching during the reaction. The impregnation conditions were set at 0,5 g APT (phosphotungstic acid) to 5 g of the support (SiO2) under stirring at 150 rpm for 24 h, using 20 mL of 011 mol L-1 HCl as a solvent, which was the best among the others, in addition to being a highly diluted and the compound is not toxic like the other solvents to the environment. It was found that the calcination temperature (200 ° C) is an important parameter to ensure that the APT is not degraded because of their thermal stability and leaching does not occur during the reaction. Another important factor was measured was the reusability of the catalyst and the regeneration that was more than 10 times. In a heterogeneous esterification reaction with molar ratio of 8:1 of methanol (MetOH): Stearic acid, the conversion obtained was 94% in 2 h at 10% catalyst at temperature of 80 ° C. The heterogeneous catalyst developed based on the APT may be used in place of homogeneous catalysts that are difficult to remove from the reaction medium.112f. : il. [algumas color.], grafs., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalCataliseCatalisadoresEsterificação (Quimica)Engenharia de Materiais e MetalurgiaDesenvolvimento de catalisador de heteropoliácido suportado em sílica para reação de esterificaçãoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - KARINE ISABEL SCROCCARO.pdfapplication/pdf40794836https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/31814/1/R%20-%20T%20-%20KARINE%20ISABEL%20SCROCCARO.pdfb671974fccace6c28ae0656f81f846d4MD51open accessTEXTR - T - KARINE ISABEL SCROCCARO.pdf.txtExtracted Texttext/plain221929https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/31814/2/R%20-%20T%20-%20KARINE%20ISABEL%20SCROCCARO.pdf.txt0c7a39d75fea6f3a847f7b56147d5aedMD52open accessTHUMBNAILR - T - KARINE ISABEL SCROCCARO.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1274https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/31814/3/R%20-%20T%20-%20KARINE%20ISABEL%20SCROCCARO.pdf.jpgcba124bd60718a3a6b7cb64d01e01323MD53open access1884/318142024-05-09 15:23:20.04open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/31814Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-05-09T18:23:20Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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