Estudo das condições de sulfonação de poli(estirenodivinilbenzenos) porosos e sua utilização em reações de esterificação de ácido oleico

• Autor(a) principal: Silva, Juliano Dantas Bernardo da
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/16799
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA; Sulfonação de poliestireno; Esterificação; Ácido oleico

Resinas poliméricas de troca iônica têm sido muito usadas como catalisadores heterogêneos em reações de esterificação de óleos com alto teor de ácidos graxos livres, uma vez que a catálise básica se torna inviável para a produção de biodiesel. A estrutura porosa do catalisador define o acesso do substrato às zonas catalíticas e, portanto, sua eficiência. Ademais, o acesso aos sítios catalíticos é definido pelas características do substrato. Ainda que tenham sido apresentados catalisadores sulfônicos produzidos com tempos de sulfonação diferentes, com a finalidade de controle da extensão da funcionalização, a literatura até então não expõe um ponto de vista sobre alterações nas condições de sulfonação com o intuito de diminuir a produção de resíduos nesta etapa, reduzindo as quantidades empregues do solvente de inchamento e/ou do agente sulfonante. Este trabalho tem como objetivo, dessa forma, testar a eficiência da atividade catalítica de resinas sulfônicas na reação de esterificação, por meio de diferentes condições de sulfonação, com o propósito de diminuir a geração de resíduos oriundos da funcionalização dos suportes poliméricos, tornando assim o processo menos prejudicial ao meio ambiente. Para a síntese do poli(S-DVB) foi utilizada a técnica de polimerização em suspensão em meio aquoso. Tolueno e heptano, solventes cujos parâmetros de solubilidade diminuem nesta ordem, foram utilizados como agentes formadores de poros. A estrutura porosa dos polímeros foi caracterizada pelo volume de poros e pela densidade aparente. O polímero sintetizado em tolueno apresentou menor volume de poros e maior densidade aparente, ao passo que o polímero sintetizado em heptano exibiu maior volume de poros e menor densidade aparente. Tal comportamento se deve à menor capacidade de solvatação do heptano em relação ao polímero, o que pode ser avaliado pela maior diferença entre os parâmetros de solubilidade de ambos. Os poli(S-DVB) foram sulfonados utilizando-se 1,2-dicloroetano como agente de inchamento e ácido sulfúrico 98%. Foi determinada a capacidade de troca iônica (CTI) dos catalisadores obtidos, com os valores variando entre 1,13 a 3,78 mmol. g -1 , sendo a mais alta obtida para os catalisadores sintetizados em tolueno, devido à sua maior capacidade de inchamento em meio aquoso. Os catalisadores foram empregados na reação de esterificação do ácido oleico com etanol. A conversão dos ácidos foi acompanhada por meio da titulação do ácido residual com solução alcoólica de KOH, durante 6 h, a 80 ºC. Foi possível perceber que a conversão de ácido oleico em éster etílico acompanhou o comportamento da capacidade de troca iônica dos catalisadores. Aqueles obtidos na presença de tolueno produziram ésteres etílicos com conversão na faixa de 48-55%. Em contrapartida, os catalisadores sintetizados na presença de heptano produziram na faixa de 27-42%, indicando que quanto maior a porosidade do polímero, menor será a elasticidade da sua rede polimérica, dificultando assim o seu inchamento e, consequentemente, influenciando negativamente em seu desempenho na conversão do ácido graxo em seu éster etílico. Além disso, comparando os catalisadores sintetizados na presença de tolueno, mas em condições distintas de sulfonação, notou-se que os que apresentaram maior CTI (condições 0, 1 e 2, nessa ordem), obtiveram maior eficiência na reação de esterificação, ou seja, mostra que a capacidade de troca iônica do catalisador influencia positivamente em seu uso na reação de esterificação.