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Title: Conversão fotocatalítica de metano em metanol: desenvolvimento do equipamento e experimentos
Other Titles: Photocatalytic conversion of methane into methanol: equipment development and experiments
Authors: Arruda, Guilherme Mentges
Keywords: Fotocatálise;Metano;Metanol
Issue Date: 29-Nov-2018
Citation: ARRUDA, Guilherme Mentges. Conversão fotocatalítica de metano em metanol: desenvolvimento do equipamento e experimentos. 2018. 96f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Portuguese Abstract: Devido à crescente conscientização ambiental, gases como o metano têm sido extensivamente estudados para otimizar sua utilização, reduzir os impactos ambientais e encontrar aplicações mais nobres. Neste contexto, surge a fotocatálise como alternativa para a conversão do metano em produtos de maior valor agregado. A obtenção de metanol a partir do metano tem várias vantagens uma vez que o metanol não apenas tem uma quantidade de energia semelhante ao metano, mas também pode ser facilmente transportado e armazenado. O presente trabalho, buscando uma alternativa viável para a produção fotocatalítica de metanol a partir da reforma a vapor do metano, apresenta o desenvolvimento de um novo sistema, bem como avalia sua operacionalidade e eficiência na conversão. O sistema é formado por uma coluna de umidificação, um reator fotocatalítico anular, telas de aço inoxidável revestidas com os catalisadores dióxido de titânio, óxido de zinco ou trióxido de tungstênio e um condensador. Os fotocatalisadores, depositados nas telas através da adaptação do método proposto por Merajin et al (2018), foram ativados com o auxílio de lâmpadas com emissões nas regiões UV-A e UV-C dispostas na região interna do reator em momentos distintos. Os óxidos e os suportes foram analisados pelas técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios x (DRX) e espectroscopia de reflectância difusa (ERD), buscando avaliar a homogeneidade dos revestimentos e assegurar que os fotocatalisadores atendem aos requisitos do processo. Já os ensaios fotocatalíticos foram conduzidos a pressão e temperatura ambiente. Como resultado das deposições, por meio das imagens obtidas pela MEV é possível observar que os fotocatalisadores apresentaram uma excelente distribuição, confirmando a adequação da técnica empregada aos propósitos do estudo. Quanto aos produtos do processo, analisados por cromatografia líquida e cromatografia gasosa, embora o sistema tenha se mostrado operacional, não apresentaram indícios de conversão nas condições experimentais exploradas.
Abstract: Due to increasing awareness regarding the environment, some gases such as methane have been extensively studied in order to have their usage optimized, aiming to reduce environmental impacts and the discovery of more noble applications. Given this context, photocatalysis emerges as an alternative for the conversion of methane into products with higher added value. The method of obtaining methanol from methane has several advantages, since methanol not only has a methane-like amount of energy, but also is easily transported and stored. This work searches for a viable alternative for the photocatalytic production of methanol from methane vapor reform, the development of a new system, as well as the evaluation of its operation and conversion efficiency. The system consists of a humidification column, an annular photocatalytic reactor, stainless steel screens coated with titanium dioxide, zinc oxide or tungsten trioxide and a condenser. The photocatalysts, deposited on the screens through the method that had been adapted from Merajin et al (2018), were activated with the aid of UV-A and UV-C emission lamps, arranged inside the reactor at different times. Oxides and supports were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and diffuse reflectance spectroscopy (ERD) techniques, for evaluation of the homogeneity of the coatings and to ensure that the photocatalysts meet the process requirements. The photocatalytic tests were conducted at ambient pressure and temperature. As a result of the depositions, through the SEM images, it is possible to observe that the photocatalysts presented an excellent distribution, confirming the adequacy of the technique used in relation to the purposes of the study. Although the system was operational, the products of the process, analyzed by gas and liquid chromatography, did not show any evidence of conversion under the experimental conditions.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/26834
Appears in Collections:PPGEQ - Mestrado em Engenharia Química

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