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Title in Portuguese: Estudo da adsorção de Ácido Lático por cromatografia de troca iônica
Title: Study on the adsorption of lactic acid by ion exchange chromatograph
Author: Arcanjo, Maria Rosiene Antunes
Advisor(s): Silva Júnior, Ivanildo José da
Co-advisor(s): Fernandes, Fabiano André Narciso
Keywords: Engenharia química
Cromatografia
Troca iônica
Polímeros
Glicerol
Issue Date: 17-Feb-2014
Citation: ARCANJO, M. R. A. Estudo da adsorção de Ácido Lático por cromatografia de troca iônica. 2014. 83 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014
Abstract in Portuguese: Atualmente a procura por combustíveis renováveis tem aumentado muito. Deste modo, o biodiesel surge como alternativa em relação ao petróleo e seus derivados, já que sua produção é mais barata, há uma diminuição na emissão de poluentes, e é considerada uma energia renovável. Devido aos incentivos governamentais que impulsionam a produção de biodiesel, tal combustível tem sido produzido em larga escala. De toda a matéria-prima utilizada para a produção de biodiesel, através de transesterificação, 10% em massa é convertida em glicerina, excedendo a demanda e capacidade de absorção dos mercados atuais. Neste contexto, é de fundamental importância o desenvolvimento de tecnologias alternativas e ao mesmo tempo inovadoras para consumir este excedente de glicerina bruta. A produção de ácido lático por conversão hidrotérmica do glicerol é uma alternativa que agrega um valor significativo para a produtividade da indústria de biodiesel, além da produção de um ácido orgânico que é amplamente utilizado industrialmente. Esse ácido orgânico existe como dois isômeros ópticos, D-ácido lático e L-ácido lático. Atualmente, tem se tornado um importante monômero na indústria de plásticos, sendo polimerizado em plásticos biodegradáveis, tal como poli-L-ácido lático e seus copolímeros de ácido lático. Por isso há um interesse contínuo em um processo mais eficiente para a produção de ácido lático, assim como para a sua recuperação e purificação. Dessa maneira, o objetivo desse trabalho foi realizar um estudo sobre a adsorção de ácido lático (oriundo da conversão do glicerol resultante da produção do biodiesel) por cromatografia de troca iônica pelas resinas Amberlite IRA 67 e IRA 96. Foram avaliados diferentes eluentes em concentrações diversas, afim de se obter uma maior eficiência na remoção de ácido lático dos adsorventes estudados. A partir das curvas de ruptura obtidas com diferentes concentrações de alimentação de ácido lático (60-302 g/L) foram construídas as isotermas de adsorção nas temperaturas de 30°C, 40°C e 60°C. Com os dados de concentração de ácido lático para cada condição estudada, fez-se o ajuste do modelo da isoterma de adsorção de Langmuir. Estudos sobre a purificação em coluna de leito fixo com soluções monocomponentes, misturas binárias e mistura real também foram realizados. Concluiu-se que a aplicação da metodologia proposta para purificação do ácido lático em coluna de leito fixo mostrou melhores resultados quando a condição (temperatura=30°C) foi utilizada em ambos os adsorventes. Sendo a resina Amberlite IRA 96, o adsorvente que mostrou melhor eficiência na adsorção do ácido lático.Atualmente a procura por combustíveis renováveis tem aumentado muito. Deste modo, o biodiesel surge como alternativa em relação ao petróleo e seus derivados, já que sua produção é mais barata, há uma diminuição na emissão de poluentes, e é considerada uma energia renovável. Devido aos incentivos governamentais que impulsionam a produção de biodiesel, tal combustível tem sido produzido em larga escala. De toda a matéria-prima utilizada para a produção de biodiesel, através de transesterificação, 10% em massa é convertida em glicerina, excedendo a demanda e capacidade de absorção dos mercados atuais. Neste contexto, é de fundamental importância o desenvolvimento de tecnologias alternativas e ao mesmo tempo inovadoras para consumir este excedente de glicerina bruta. A produção de ácido lático por conversão hidrotérmica do glicerol é uma alternativa que agrega um valor significativo para a produtividade da indústria de biodiesel, além da produção de um ácido orgânico que é amplamente utilizado industrialmente. Esse ácido orgânico existe como dois isômeros ópticos, D-ácido lático e L-ácido lático. Atualmente, tem se tornado um importante monômero na indústria de plásticos, sendo polimerizado em plásticos biodegradáveis, tal como poli-L-ácido lático e seus copolímeros de ácido lático. Por isso há um interesse contínuo em um processo mais eficiente para a produção de ácido lático, assim como para a sua recuperação e purificação. Dessa maneira, o objetivo desse trabalho foi realizar um estudo sobre a adsorção de ácido lático (oriundo da conversão do glicerol resultante da produção do biodiesel) por cromatografia de troca iônica pelas resinas Amberlite IRA 67 e IRA 96. Foram avaliados diferentes eluentes em concentrações diversas, afim de se obter uma maior eficiência na remoção de ácido lático dos adsorventes estudados. A partir das curvas de ruptura obtidas com diferentes concentrações de alimentação de ácido lático (60-302 g/L) foram construídas as isotermas de adsorção nas temperaturas de 30°C, 40°C e 60°C. Com os dados de concentração de ácido lático para cada condição estudada, fez-se o ajuste do modelo da isoterma de adsorção de Langmuir. Estudos sobre a purificação em coluna de leito fixo com soluções monocomponentes, misturas binárias e mistura real também foram realizados. Concluiu-se que a aplicação da metodologia proposta para purificação do ácido lático em coluna de leito fixo mostrou melhores resultados quando a condição (temperatura=30°C) foi utilizada em ambos os adsorventes. Sendo a resina Amberlite IRA 96, o adsorvente que mostrou melhor eficiência na adsorção do ácido lático.
Abstract: Currently the demand for renewable fuels has increased a lot. Thus, biodiesel is an alternative to oil and its derivatives, since its production is cheaper, there is a reduction in emissions, and is considered a renewable energy. Due to government incentives that drive the production of biodiesel, such fuel has been produced on a large scale. Of all the raw material used for producing biodiesel via transesterification, 10 % in mass is converted into glycerin, excess demand and absorption capacity of the current markets. In this context, it is of fundamental importance to develop alternative technologies and innovative at the same time to consume this surplus of crude glycerin. The production of lactic acid by hydrothermal conversion of glycerol is an alternative that adds significantly to the productivity of the biodiesel industry value, besides the production of an organic acid that is widely used industrially. This organic acid exists as two optical isomers, D - lactic acid and L- lactic acid. Presently, it has become an important monomer in the plastics industry, and polymerized biodegradable plastics such as poly-L- lactic acid and copolymers of lactic acid. Therefore, there is a continued interest in a more efficient process for the production of lactic acid as well as for their recovery and purification. Thus, the aim of this study was to conduct a study on the adsorption of lactic acid (derived from the conversion of glycerol resulting from biodiesel production) by ion exchange by Amberlite IRA 67 and IRA 96. Different eluents were evaluated at various concentrations in order to obtain a higher efficiency in removing lactic acid adsorbents studied. From the breakthrough curves obtained with different concentrations of lactic power (60-302 g/L) acid the adsorption isotherms were constructed at temperatures of 30 °C, 40 °C and 60 °C. With data from lactic acid concentration for each condition studied, became the model fit the Langmuir adsorption isotherm. Studies on the purification column fixed bed with mono-component solutions, binary mixtures and real mixture were also performed. It was concluded that the application of the proposed methodology for the purification of lactic acid in a fixed-bed column showed better results when the condition (temperature = 30 °C) was used in both adsorbents. As the Amberlite IRA 96, the adsorbent showed better performance in the adsorption of lactic acid.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/10633
metadata.dc.type: Dissertação
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