Síntese de zeólita Y a partir de cinzas volantes de carvão mineral e sílica de cinzas da casca de arroz

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Detalhes
  • Tipo de apresentação: Oral
  • Eixo temático: Conversão e Aplicações
  • Palavras chaves: Cinza volantes; Zeolita Y; troca iônica;
  • 1 Engenharia Química / Faculdade SATC/ Associação Beneficente da Indústria Carbonífera de Santa Catarina - SATC
  • 2 Centro Tecnológico / Faculdade SATC / Associação Beneficente da Indústria Carbonífera de Santa Catarina - SATC

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Resumo

As cinzas volantes são resíduos originários da queima do carvão mineral, sendo estas ricas em silício e alumínio, assim como a queima de cascas de arroz que geram como resíduos as cinzas de cascas de arroz que possui alto teor de silício. Ambos os resíduos são gerados durante o processo de produção de energia elétrica e apresentam grande potencial para a síntese de zeólitas. Portanto, o presente trabalho tem como objetivo a obtenção de zeólita do tipo Y a partir das cinzas de carvão e de sílica amorfa obtida de cinzas de cascas de arroz. A síntese das zeólitas ocorreu em duas etapas, fusão seguida de reação hidrotermal clássica. A etapa de fusão foi realizada em um forno mufla a 550ºC por 1 hora, e as reações hidrotermais ocorreram em reatores teflon com controle de temperatura com auxílio de termopares PT100, a temperatura reacional estipulada varia entre 90 e 95ºC. Após avalições preliminares de formação de zeólita Y estabeleceu-se as relações de SiO2/Al2O3 de 10 e 15 para sínteses, parâmetros como tempo de envelhecimento (8 e 16 horas) e razão NaOH/Cinza (0,8 e 1,2) também foram avaliados a fim de se obter as melhores condições para síntese de zeólita Y. Os materiais zeolíticos obtidos foram caracterizados pelas técnicas: (i) Fluorescência de Raios X (FRX); (ii) Difração de Raios X (DRX) e (iii) análise textural (BET). As zeólitas sintetizadas apresentaram relações de SiO2/Al2O3 entre 3,65 e 4,57, picos característicos e bem definidos de zeólitas do tipo faujasitas e áreas superficiais (BET) de 222,407 a 388,568 m2/g. Pode-se ainda definir a razão NaOH/Cinza em 1,2 como melhor parâmetro de fusão tendo em vista que a razão de 0,8 não foi suficiente para desestabilizar estruturas iniciais presentes nas cinzas volantes. Já analisando os parâmetros de síntese, a relação SiO2/Al2O3=10 e tempo de envelhecimento em 16 horas apresentaram os mais adequados para a obtenção de zeólitas Y. Realizou-se um procedimento de troca iônica com cloreto de amônio (NH4Cl) com a amostra Y3, que possui as melhores condições de sínteses. Para este estudo foram realizados experimentos variando concentração de NH4Cl (0,5, 1 e 2 M), tempo (1, 2 e 4 h) e temperatura (25, 50 e 80°C) atingindo percentuais de sódio trocado (PST) entre 45,54 e 92,49%. Análises de DRX e BET ainda foram realizadas para avaliar a estrutura mineralógica e textural das zeólitas com maiores percentuais de troca.

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