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Title: Estudo de materiais mesoporosos funcionalizados com diferentes aminas para captura do dióxido de carbono através do processo de adsorção
Authors: Barbosa, Marcela Nascimento
Keywords: Peneiras moleculares mesoporosas. Adsorção de CO2. Funcionalização. Amina.;Mesoporous molecular sieves. Adsorption CO2. Functionalization. Amine.
Issue Date: 30-Sep-2013
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: BARBOSA, Marcela Nascimento. Estudo de materiais mesoporosos funcionalizados com diferentes aminas para captura do dióxido de carbono através do processo de adsorção. 2013. 110 f. Tese (Doutorado em Físico-Química; Química) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2013.
Abstract: Intensive use of machinery and engines burning fuel dumps into the atmosphere huge amounts of carbon dioxide (CO2), causing the intensification of the greenhouse effect. Climate changes that are occurring in the world are directly related to emissions of greenhouse gases, mainly CO2, gases, mainly due to the excessive use of fossil fuels. The search for new technologies to minimize the environmental impacts of this phenomenon has been investigated. Sequestration of CO2 is one of the alternatives that can help minimize greenhouse gas emissions. The CO2 can be captured by the post-combustion technology, by adsorption using adsorbents selective for this purpose. With this objective, were synthesized by hydrothermal method at 100 °C, the type mesoporous materials MCM - 41 and SBA-15. After the synthesis, the materials were submitted to a calcination step and subsequently functionalized with different amines (APTES, MEA, DEA and PEI) through reflux method. The samples functionalized with amines were tested for adsorption of CO2 in order to evaluate their adsorption capacities as well, were subjected to various analyzes of characterization in order to assess the efficiency of the method used for functionalization with amines. The physic-chemical techniques were used: X- ray diffraction (XRD), nitrogen adsorption and desorption (BET/BJH), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), CNH Analysis, Thermogravimetry (TG/DTG) and photoelectron spectroscopy X-ray (XPS). The CO2 adsorption experiments were carried out under the following conditions: 100 mg of adsorbent, at 25 °C under a flow of 100 ml/min of CO2, atmospheric pressure and the adsorption variation in time 10-210 min. The X-ray diffraction with the transmission electron micrographs for the samples synthesized and functionalized, MCM-41 and SBA-15 showed characteristic peaks of hexagonal mesoporous structure formation, showing the structure thereof was obtained. The method used was efficient reflux according to XPS and elemental analysis, which showed the presence of amines in the starting materials. The functionalized SBA -15 samples were those that had potential as best adsorbent for CO2 capture when compared with samples of MCM-41, obtaining the maximum adsorption capacity for SBA-15-P sample
Portuguese Abstract: A intensa utilização de máquinas e motores queimando combustíveis despeja na atmosfera imensas quantidades de dióxido de carbono (CO2), causando a intensificação do Efeito Estufa. As mudanças climáticas que vêm ocorrendo no mundo estão diretamente relacionadas às emissões de gases de efeito estufa, principalmente CO2, devido, sobretudo, ao uso excessivo de combustíveis fósseis. A busca por novas tecnologias para minimizar os impactos ambientais decorrentes deste fenômeno vem sendo investigadas. O sequestro de CO2 é uma das alternativas que pode ajudar a minimizar as emissões desses gases. O CO2 pode ser capturado pela tecnologia pós-combustão, através do processo de adsorção, utilizando adsorventes seletivos para este fim. Com este objetivo, foram sintetizados, pelo método hidrotérmico a 100ºC, materiais mesoporosos do tipo MCM-41 e SBA-15. Após as sínteses os materiais foram submetidos à etapa de calcinação e, posteriormente, funcionalizados com diferentes tipos de aminas (APTES, MEA, DEA e PEI), através do método de refluxo. As amostras funcionalizadas com as aminas foram testadas nos ensaios de adsorção de CO2 afim de avaliar suas capacidades de adsorção, bem como, foram submetidas a diversas análises de caracterização no intuito de avaliar a eficiência do método utilizado para a funcionalização com as aminas. As técnicas físico-químicas utilizadas foram: Difração de Raios-X (DRX), Adsorção e Dessorção de nitrogênio (BET/BJH), Microscopia eletrônica de varredura (MEV), Microscopia eletrônica de transmissão (MET), Análise elementar CNH, Termogravimetria (TG/DTG) e Espectroscopia fotoeletrônica de Raios-X (XPS). Os ensaios de adsorção de CO2 foram realizados nas seguintes condições: 100 mg de adsorvente, temperatura de 25 ºC sob fluxo de 100 mL/min de CO2, pressão atmosférica e com variação no tempo de adsorção de 10 a 210 min. Os difratogramas de Raios-X juntamente com as micrografias eletrônicas de transmissão para as amostras sintetizadas e funcionalizadas, MCM-41 e SBA-15, apresentaram os picos característicos da formação de estrutura mesoporosa hexagonal, evidenciando que a estrutura do mesmo foi obtida. O método de refluxo utilizado foi eficiente segundo as análises de elementar e XPS, na qual, mostrou a presença das aminas nos materiais de partida. As amostras funcionalizadas de SBA-15 foram as que tiveram melhor potencial como adsorvente para captura de CO2 quando comparadas com as amostras de MCM-41, obtendo a máxima capacidade de adsorção para a amostra SBA-15-P
URI: http://repositorio.ufrn.br:8080/jspui/handle/123456789/17790
Appears in Collections:PPGQ - Doutorado em Química

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