Desenvolvimento, caracterização e aplicação de novos catalisadores poliméricos heterogêneos baseados em poliestireno sulfonado e polissulfona para produção de biodiesel metílico a partir do ácido oleico
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Data de Publicação: | 2018 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
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Texto Completo: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/21299 http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.762 |
Resumo: | The production of biodiesel by esterification is a promising route, since it does not involve the generation of effluents, it is not necessary a strict control of the raw quality material in terms of free fatty acids and there is no contamination of the biodiesel by glycerine, since the by-product is water. In this work heterogeneous acids catalysts are used due to the numerous advantages when compared to the homogeneous ones, such as ease of use, reduction of corrosion, reduction of biodiesel purification stages. Catalysts polymer polysulfone (PSF) and sulfonated polystyrene (PSS) were prepared to catalyze the esterification reaction of oleic acid with methanol, producing biodiesel. Several morphological types of membranes were obtained by casting or eletrospinning. As reaction conditions for the production of biodiesel were: temperature of 100 ° C, molar ratio of 10: 1 (methanol: oleic acid), 5 % catalyst and various reaction times: 10 min, 30 min, 60 min, 90 min, 120 min, 240 min, 360 min, 480 min e 600 min. The presence of fibers, pores or homogeneity in the structure in the membranes was confirmed by SEM. Thermal stability and behavior were verified by TGA / DTG and DSC. By the BET and BJH methods it was possible to obtain the surface area of the membranes, volume and pore size. The conversion to biodiesel is defined by the FTIR bands and GC. For the membranes presenting the PSS, 10 minutes of reaction are sufficient to obtain a significant yield. The use of PSF resulted in greater termic stability for the PSF_PSS polymer blends. The PSF_PSS eletrospinning membrane presents a better conversion in methyl oleate, 70.5 % with only 10 minutes of reaction, this value increased to 95.8 % with 240 minutes of reaction. Considering the performance of the heterogeneous catalysts described in the literature, the results obtained are significant in relation to reaction time and process conversion. |
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Desenvolvimento, caracterização e aplicação de novos catalisadores poliméricos heterogêneos baseados em poliestireno sulfonado e polissulfona para produção de biodiesel metílico a partir do ácido oleicoDevelopment, characterization and application of new heterogeneous polymer catalysts based on polystyrene and polysulfone for the production of methyl biodiesel from the oleic acidEsterificaçãoEsterificationAcido oleicoOleic acidPoliestireno sulfonadoSulfonated polystyrenePolissulfonaPolysufoneBiocombustíveisBiodieselEsterificação (Química)PoliestirenoCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRAThe production of biodiesel by esterification is a promising route, since it does not involve the generation of effluents, it is not necessary a strict control of the raw quality material in terms of free fatty acids and there is no contamination of the biodiesel by glycerine, since the by-product is water. In this work heterogeneous acids catalysts are used due to the numerous advantages when compared to the homogeneous ones, such as ease of use, reduction of corrosion, reduction of biodiesel purification stages. Catalysts polymer polysulfone (PSF) and sulfonated polystyrene (PSS) were prepared to catalyze the esterification reaction of oleic acid with methanol, producing biodiesel. Several morphological types of membranes were obtained by casting or eletrospinning. As reaction conditions for the production of biodiesel were: temperature of 100 ° C, molar ratio of 10: 1 (methanol: oleic acid), 5 % catalyst and various reaction times: 10 min, 30 min, 60 min, 90 min, 120 min, 240 min, 360 min, 480 min e 600 min. The presence of fibers, pores or homogeneity in the structure in the membranes was confirmed by SEM. Thermal stability and behavior were verified by TGA / DTG and DSC. By the BET and BJH methods it was possible to obtain the surface area of the membranes, volume and pore size. The conversion to biodiesel is defined by the FTIR bands and GC. For the membranes presenting the PSS, 10 minutes of reaction are sufficient to obtain a significant yield. The use of PSF resulted in greater termic stability for the PSF_PSS polymer blends. The PSF_PSS eletrospinning membrane presents a better conversion in methyl oleate, 70.5 % with only 10 minutes of reaction, this value increased to 95.8 % with 240 minutes of reaction. Considering the performance of the heterogeneous catalysts described in the literature, the results obtained are significant in relation to reaction time and process conversion.FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisTese (Doutorado)A produção de biodiesel por esterificação é uma rota promissora, uma vez que não envolve a geração de efluentes, não é necessário um controle de qualidade rigoroso da matéria prima em termos de ácidos graxos livres e não há contaminação do biodiesel por glicerina, já que o subproduto formado é água. Neste trabalho empregam-se catalisadores ácidos heterogêneos devido às inúmeras vantagens quando comparado aos homogêneos, como facilidade de uso, diminuição da corrosão, diminuição das etapas de purificação do biodiesel. Catalisadores poliméricos de polissulfona (PSF) e poliestireno sulfonado (PSS) foram preparados como membranas para catalisar a reação de esterificação do ácido oleico com metanol, produzindo oleato de metila que pode ser empregado como biodiesel. Vários tipos morfológicos de membranas de PSS e PSF foram obtidos por casting e eletrofiação. As condições reacionais para a produção de biodiesel foram: temperatura de 100 °C, razão molar de 10:1 (metanol:ácido oleico), 5 % de catalisador e vários tempos de reação: 10 min, 30 min, 60 min, 90 min, 120 min, 240 min, 360 min, 480 min e 600 min. A presença de fios, poros ou homogeneidade na estrutura das membranas foi comprovada pelo MEV. A estabilidade e comportamento térmicos foram verificados por TGA/DTG e DSC. Pelos métodos BET e BJH foram possíveis obter a área superficial das membranas, volume e tamanho dos poros. A conversão em biodiesel é definida pelas bandas do FTIR e GC. Para as membranas que apresentam o PSS, 10 minutos de reação foram suficientes para obter um rendimento significativo. O emprego da PSF resultou em maior estabilidade térmica para a blenda polimérica PSF_PSS. A membrana eletrofiada PSF_PSS apresentou a melhor conversão em oleato de metila, 70,5 % com apenas 10 minutos de reação, esse valor aumentou para 95,8 % com 240 minutos de reação. Considerando o desempenho dos catalisadores heterogêneos descritos na literatura, os resultados obtidos são significativos em relação ao tempo de reação e conversão do processo.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em QuímicaBatista, Antonio Carlos Ferreirahttp://lattes.cnpq.br/6037406255124458Pasquini, Danielhttp://lattes.cnpq.br/6879704705300161Faria, Anizio Marcio dehttp://lattes.cnpq.br/5710906021234699Patricio, Patricia Santiago de Oliveirahttp://lattes.cnpq.br/5625112455084806Assunção, Rosana Maria Nascimento dehttp://lattes.cnpq.br/9826939189216731Silva, Tatiana Aparecida Rosa dahttp://lattes.cnpq.br/4437253147512334Lima, Ana Paula de2018-05-08T17:40:56Z2018-05-08T17:40:56Z2018-03-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfLIMA, Ana Paula de. Desenvolvimento, caracterização e aplicação de novos catalisadores poliméricos heterogêneos baseados em poliestireno sulfonado e polissulfona para produção de biodiesel metílico a partir do ácido oleico. 2018. 107 f. Tese (Doutorado em Biocombustível). - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. Programa de Pós-graduação em Biocombustíveis.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/21299http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.762porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2018-05-08T17:40:56Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/21299Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2018-05-08T17:40:56Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false |
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The production of biodiesel by esterification is a promising route, since it does not involve the generation of effluents, it is not necessary a strict control of the raw quality material in terms of free fatty acids and there is no contamination of the biodiesel by glycerine, since the by-product is water. In this work heterogeneous acids catalysts are used due to the numerous advantages when compared to the homogeneous ones, such as ease of use, reduction of corrosion, reduction of biodiesel purification stages. Catalysts polymer polysulfone (PSF) and sulfonated polystyrene (PSS) were prepared to catalyze the esterification reaction of oleic acid with methanol, producing biodiesel. Several morphological types of membranes were obtained by casting or eletrospinning. As reaction conditions for the production of biodiesel were: temperature of 100 ° C, molar ratio of 10: 1 (methanol: oleic acid), 5 % catalyst and various reaction times: 10 min, 30 min, 60 min, 90 min, 120 min, 240 min, 360 min, 480 min e 600 min. The presence of fibers, pores or homogeneity in the structure in the membranes was confirmed by SEM. Thermal stability and behavior were verified by TGA / DTG and DSC. By the BET and BJH methods it was possible to obtain the surface area of the membranes, volume and pore size. The conversion to biodiesel is defined by the FTIR bands and GC. For the membranes presenting the PSS, 10 minutes of reaction are sufficient to obtain a significant yield. The use of PSF resulted in greater termic stability for the PSF_PSS polymer blends. The PSF_PSS eletrospinning membrane presents a better conversion in methyl oleate, 70.5 % with only 10 minutes of reaction, this value increased to 95.8 % with 240 minutes of reaction. Considering the performance of the heterogeneous catalysts described in the literature, the results obtained are significant in relation to reaction time and process conversion. |
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