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Tipo do documento: Tese
Título: Uso de zeólitas ácidas na conversão de glicóis em produtos de interesse comercial
Título(s) alternativo(s): Use of acid zeolites in the conversion of glycols into products of commercial interest
Autor: Veiga, Paula Moraes 
Primeiro orientador: Henriques, Cristiane Assumpção
Primeiro coorientador: Veloso, Cláudia de Oliveira
Primeiro membro da banca: Gomes, Alexandre de Castro Leiras
Segundo membro da banca: Dias, Ayres Guimarães
Terceiro membro da banca: Mota, Cláudio José de Araújo
Quarto membro da banca: Zotim, Fátima Maria Zanon
Quinto membro da banca: Santos, Luz Amparo Palacio
Resumo: A conversão do glicerol em produtos com valor agregado, tais como o propilenoglicol e o etilenoglicol, é considerada uma alternativa para o aproveitamento do glicerol excedente, principalmente oriundo dos processos de produção de biodiesel. Uma possibilidade de agregar valor a estes glicóis é através da sua transformação em éteres. A eterificação de álcoois é uma reação catalisada por ácidos, amplamente utilizada na indústria química. Os éteres produzidos são estáveis e têm muitas aplicações, tais como aditivos de combustível para motores diesel, surfactantes, precursores de polímeros, agentes antissépticos, anti-inflamatórios e antibacterianos. Devido ao grande potencial da reação de eterificação direta para agregar valor aos álcoois derivados de biomassa, neste trabalho uma série de zeólitas USY, além das zeólitas comerciais H-Beta e HZSM-5 foram caracterizadas de forma a determinar suas propriedades físicas, químicas, texturais e de hidrofilicidade/hidrofobicidade e seus comportamentos catalíticos foram avaliados em reações de eterificação de glicóis (glicerol, propilenoglicol e etilenoglicol) com diferentes álcoois (etanol, tert-butanol, 1-octanol, 1-decanol e 1-dodecanol). Além da reação de eterificação desejada, em alguns casos, outras reações, incluindo a autoeterificação dos reagentes, também puderam ser observadas. Em todas as reações estudadas, verificou-se que a atividade catalítica foi influenciada pela razão Si/Al global das amostras, sendo os melhores resultados alcançados com as zeólitas cuja razão Si/Al global variou entre 11,2 12,3. Foi observado que a diferença do tamanho da cadeia e da hidrofilicidade/hidrofobicidade dos álcoois utilizados influenciaram na interação destes com a superfície dos catalisadores e, consequentemente, na seletividade aos produtos formados. Apesar de ter sido realizada uma ampla caracterização das zeólitas estudadas, não foi possível estabelecer uma relação única entre a atividade catalítica e as características estruturais, texturais ou de acidez do conjunto de materiais estudado, embora alguns efeitos em um grupo limitado de amostras tenham sido detectados. Dentre as caracterizações, a medida do índice de hidrofobicidade (Rtolueno/água) foi a única propriedade que apontou a existência de uma correlação com a atividade catalítica, permitindo a discussão dos resultados obtidos. As rotas reacionais para a formação dos éteres desejados foram propostas, todavia, não há evidências que permitam a seleção de uma delas como a principal. Além disso, uma identificação inequívoca de todos os produtos formados foi estabelecida a partir das análises por cromatografia em fase gasosa acoplada à espectrometria de massas associadas às bibliotecas de padrões e dados de espectros de massas
Abstract: Converting glycerol into value-added products, for example propylene glycols and ethylene glycol, provides an alternative for glycerol disposal and for its surplus problems. One possibility to add value to these glycols is through their transformation into ethers. The etherification of alcohols is an acid catalyzed reaction, widely used in chemical industry. The ethers produced are stable and have many applications, including diesel fuel additives, surfactants, polymer precursors, antiseptic, anti-inflammatory and antibacterial agents. Due to the great potential of direct etherification reaction to add value to the biomass-derived alcohols, in this work a family of USY zeolites and commercial H-Beta and HZSM-5 zeolites were characterized through their physical, chemical, textural and hydrophilic/hydrophobic properties and their catalytic behavior were evaluated in the etherification reactions of glycols (glycerol, propylene glycol and ethylene glycol) with different alcohols (ethanol, tert-butanol, 1-octanol, 1-decanol and 1-dodecanol). Besides the etherification reaction desired, in some cases other reactions, including the self-etherification of the reactants, could also be observed. In all studied reactions, the catalytic activity was influenced by the global Si/Al molar ratio of the samples, and the best results were achieved with zeolites whose global Si/Al molar ratio was between 11.2 and 12.3. It was also noticed that the difference in the chain size and the hydrophilicity/hydrophobicity of the alcohols used influenced their interaction with the surface of the catalysts and, consequently, the selectivity to the products. Although a deep characterization of the studied zeolites was made, it was not possible to establish an unique relationship between the catalytic activity and the structural, textural or acid characteristics of the studied material. However some effects in a limited group of samples were detected. Among the characterizations, the measurement of the hydrophobicity index (Rtoluene/water) was the only property that indicated a correlation with catalytic activity, allowing the discussion of the results. The mechanisms of the reactions for the formation of the desired ethers have been proposed, but there is no evidence that allows the selection of one of them as the main one. An unequivocal identification of all the products formed was established using gas chromatography coupled to mass spectrometry associated with standard libraries and mass spectra data
Palavras-chave: Biomass
Glycols
Zeolites
Dealumination
Etherification
Biomassa
Glicóis
Zeólitos
Desaluminização
Eterificação
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA
Idioma: por
País: BR
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citação: VEIGA, Paula Moraes. Uso de zeólitas ácidas na conversão de glicóis em produtos de interesse comercial. 2016. 232 f. Tese (Doutorado em Processos Químicos e Meio Ambiente) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2016.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11892
Data de defesa: 15-Dez-2016
Aparece nas coleções:Doutorado em Engenharia Química

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