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http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B33KGA| Type: | Tese de Doutorado |
| Title: | Nanopartículas de hidróxido de cálcio suportadas em carvão ativado do endocarpo de macaúba para desacidificação de óleos vegetais |
| Authors: | Marcos Roberto do Nascimento Pereira |
| First Advisor: | Arilza de Oliveira Porto |
| First Co-advisor: | Rochel Montero Lago |
| metadata.dc.contributor.advisor-co2: | Maria Helena Cano de Andrade |
| Abstract: | Diversos estudos estão sendo desenvolvidos buscando encontrar possíveis alternativas para adsorção de ureia e desacidificação de óleos vegetais. Neste cenário, os carvões ativados (CAs) são considerados materiais promissores devido às suas propriedades únicas, como elevada área superficial específica e grande quantidade de volume de poros, sendo aplicados diretamente como adsorventes ou suportes na produção de compósitos. Assim, na primeira abordagem, o presente estudo apresenta o potencial de uso do endocarpo de macaúba como matéria-prima na produção dos CAs. Os CAs foram obtidos utilizando ativação física com CO2, sendo analisadas as variáveis de processo temperatura (700-850°C) e tempo de residência (1-4 h). Neste trabalho foram obtidos CAs com elevada área superficial (990-1645 m2 g-1) e volume de fração de microporos acima de 85%. Em seguida foram realizados ensaios de adsorção da substância ureia utilizando os CAs produzidos. Os resultados mostraram capacidades de remoções de ureia na faixa de 28-68 mg por g de CA. O estudo mostrou que a adsorção de ureia está diretamente relacionada à mesoporosidade dos CAs obtidos. Em um segundo momento, ensaios foram realizados para adsorção de ácido oleico (AO), presente em uma mistura com óleo de soja (OS), utilizando os materiais porosos MCM-41 e os CAs do endocarpo de macaúba. Os materiais MCM-41 e CAs mostraram-se ineficientes na adsorção de AO. Posteriormente sintetizou-se nanopartículas de hidróxido de cálcio, Ca(OH)2NPs, preparadas na presença de etilenoglicol, obtendo-se nanocristais com formatos hexagonais, extremamente finos, apresentando tamanhos na faixa de 126-490 nm. Experimentos com 20% m/m de ácido oleico em óleo de soja foram analisados. Estudou-se o uso das Ca(OH)2NPs e do Ca(OH)2 comercial na remoção do AO. As capacidades máximas de remoções de AO foram de 6,0 e 4,4 mg por mg de Ca(OH)2NPs e Ca(OH)2, respectivamente. No entanto, nestes testes de remoções, apenas pequenos volumes das misturas AO/OS foram recuperados após os ensaios. Em seguida as Ca(OH)2NPs foram suportadas em matrizes porosas de MCM-41 e CA, produzindo os compósitos Ca(OH)2NPs/ MCM-41 e Ca(OH)2NPs/CA. Os compósitos Ca(OH)2NPs/MCM-41 e Ca(OH)2NPs/CA apresentaram capacidades máximas de remoções de AO de 5,6 mg e 7,1 mg de AO por mg de Ca(OH)2NPs, respectivamente, assim como recuperação de até aproximadamente 90% dos volumes das misturas AO/OS. Adicionalmente, estudou-se a produção de biodiesel utilizando o processo de transesterificação via catálise básica homogênea (NaOH), a partir de misturas de 5 e 10% m/m de AO/OS desacidificadas utilizando Ca(OH)2NPs/CA. Os resultados mostraram que adicionando previamente o compósito Ca(OH)2NPs/CA à mistura AO/OS e agitando a temperatura ambiente, o NaOH pode ser adicionado diretamente para produzir ésteres metílicos com rendimentos de aproximadamente 100% e fácil separação das fases de ésteres metílicos, glicerol e dioleato de cálcio/ Ca(OH)2NPs/CA |
| Abstract: | Several studies are being developed trying to find possible alternatives for adsorption of urea and deacidification of vegetable oils. In this scenario, activated carbons (ACs) are considered promising materials due to their unique properties, such as high specific surface area and large pore volume, being applied directly as adsorbents or supports in production of composites. Thus, in the first approach, this study shows the potential use of macauba endocarp as raw material for the ACs production. ACs were prepared using physical activation by CO2 at different temperatures (700-850°C) and residence times (1-4 h). The obtained ACs showed high surface area (990-1645 m2 g-1) and micropores volumes fractions above 85%. Sequentially, the adsorption tests of urea were carried out using the ACs. The results showed removal capacities of urea of 28-68 mg per g of AC. The study showed that the adsorption of urea is directly related to the mesoporosity obtained of the ACs. Sequentially, the adsorption tests of oleic acid (OA) mixed with soybean oil were carried out by using the porous adsorbents MCM-41 and ACs derived from macauba endocarp. The materials MCM-41 and ACs proved to be inefficient for the removal of acid oleic from soybean oil through adsorption process. Calcium hydroxide nanoparticles - Ca(OH)2NPs - were prepared in the presence of ethylene glycol, producing hexagonal nanocrystals with average size in the range of 126-490 nm. The use of Ca(OH)2NPs and commercial Ca(OH)2 was studied in tests the removal of OA in a mixture containing 20 wt% of oleic acid in soybean. The maximum OA removal capacities were of 6.0 and 4.4 mg per mg of Ca(OH)2NPs and Ca(OH)2, respectively. However, in these removal tests, only small volumes of soybean oiloleic acid were recovered from the original mixtures. Ca(OH)2NPs were supported on AC and MCM-41 matrixes yielding Ca(OH)2NPs/AC and Ca(OH)2NPs/MCM-41 composites, which were also tested towards OA removal. The composites Ca(OH)2NPs/MCM-41 and Ca(OH)2NPs/AC showed maximum OA removal capacities of 5.6 mg and 7.1 mg per mg of Ca(OH)2NPs, respectively, and about 90% of the mixtures of soybean oil-oleic acid were recovered from the initial mixture.In addition, biodiesel production was studied through transesterification of mixtures containing 5 and 10 wt% of oleic acid in soybean oil, previously deacidificated by Ca(OH)2NPs/AC composite. In these tests NaOH was used as catalyst. The results showed that by adding Ca(OH)2NPs/AC in mixtures soybean oiloleic acid and stirred at room temperature, then NaOH can be added directly to produce methyl esters with near 100% yield and easy phase separation of methyl esters, glycerol and calcium dioleate/Ca(OH)2NPs/AC |
| Subject: | Ureia Carbono ativado Adsorção Engenharia quimica Biodiesel Macaúba |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B33KGA |
| Issue Date: | 18-May-2018 |
| Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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