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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/72021
Tipo: | Dissertação |
Título: | Acetilação do glicerol sobre hidroxiapatitas contendo Cu, Co ou Ni: efeitos das condições reacionais |
Autor(es): | Bertoldo, Gabriela Mota |
Orientador: | Oliveira, Alcineia Conceição |
Palavras-chave: | Triacetina;desativação;Lixiviação;Glicerol;Acetilação;Hidroxiapatitas |
Data do documento: | 2023 |
Citação: | BERLTOLDO, Gabriela Mota. Acetilação do glicerol sobre hidroxiapatitas contendo Cu, Co ou Ni: efeitos das condições reacionais. 2023. 72 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023 |
Resumo: | A reação de acetilação do glicerol, com vistas a produzir ésteres de glicerol, foi estudada sobre catalisadores à base de hidroxiapatita. Os catalisadores ácido-base empregados na reação, especialmente os sólidos ácidos, desativam no meio reacional devido a elevada acidez e a presença de água, produzida durante a reação. Neste trabalho as hidroxiapatitas apresentam-se como alternativa aos catalisadores ácido-base devido à resistência ao envenenamento por água e a propriedade ácido-base modulável. Os catalisadores foram preparados através do método de co-precipitação simultânea, no qual os precursores de Cu, Co ou Ni, com diferentes teores do metal, foram dispersos nas hidroxiapatitas. Os sólidos foram calcinados a 550°C por 6 h e nomeados de MeHAPX, (Me = Co, Cu ou Ni); X representa o teor do metal. Os catalisadores foram avaliados na reação de acetilação do glicerol, inicialmente à razão molar de glicerol e ácido acético de 0,25, 25 mg de catalisador, 6 horas de reação a 80°C e agitação a 1000 rpm. Distintas condições de temperaturas e razões molares foram testadas. Os sólidos foram caracterizados, após a reação, por Difração de Raio-X (DRX), Espectroscopia na região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV-EDS), Ressonância Paramagnética de Elétrons (EPR) e Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raio-X (XPS). Os resultados mostram que o sólido CuHAP17 apresentou conversão de glicerol de 50% e seletividade de 10,8% a triacetina. Por outro lado, CoHAP9 obteve maior seletividade à triacetina atingindo o valor de 21,6%. Os sólidos contendo cobre obtiveram maior desempenho em comparação aos contendo níquel e cobalto, devido à maior acidez observada nos primeiros. Tal fato se deve a presença de outras fases na estrutura, tais como CuO, libetenita e monetita, além da fase hidroxiapatita. Os sólidos não foram desativados na presença de água, embora ocorra a lixiviação do sítio ativo da estrutura. Por outro lado, as amostras contendo Co ou Ni desativaram em ciclos catalíticos contínuos. Adicionalmente, os sólidos contendo baixos teores de Cu formam as fases Cu2O na superfície do catalisador e observou-se adsorção de espécies advindas de possíveis oligômeros. Os materiais à base de Co e Ni tiveram menor desempenho catalítico devido à lixiviação dos sítios ativos e à adsorção de compostos orgânicos advindo dos reagentes e produtos da reação. |
Abstract: | The glycerol acetylation reaction, with a view to producing glycerol esters, was studied on hydroxyapatite-based catalysts. The acid-base catalysts used in the reaction, especially the acidic solids, deactivate in the reaction medium due to the high acidity and the presence of water. In this work, hydroxyapatites are presented as an alternative to acid-base catalysts due to their resistance to water poisoning and their modulable acid-base property. The catalysts were prepared through the simultaneous co-precipitation method, in which Cu, Co or Ni precursors, with different metal contents, were dispersed in the hydroxyapatites. The solids were calcined at 550°C for 6 h and named MeHAPX, (Me = Co, Cu or Ni); X represents the metal content. The catalysts were evaluated in the glycerol acetylation reaction, initially at a molar ratio of glycerol and acetic acid of 0.25, 25 mg of catalyst, 6 hours of reaction at 80°C and stirring at 1000 rpm. Different temperature conditions and molar ratios were tested. The solids were characterized, after the reaction, by X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM-EDS), Electron Paramagnetic Resonance (EPR) and X-Ray Excited Photoelectron Spectroscopy (XPS). The results show that the solid CuHAP17 showed 50% glycerol conversion and 10.8% selectivity for triacetin. On the other hand, CoHAP9 obtained greater selectivity to triacetin reaching the value of 21.6%. The solids containing copper had a better performance compared to those containing nickel and cobalt, due to the higher acidity observed in the former. This fact is due to the presence of other phases in the structure, such as CuO, libetenite and monetite, in addition to the hydroxyapatite phase. The solids were not deactivated in the presence of water, although the Cu active site leached from the structure. On the other hand, samples containing Co or Ni deactivated in continuous catalytic cycles. Additionally, solids containing low levels of Cu form Cu2O phases on the catalyst surface and adsorption of species from possible oligomers was observed. Co and Ni-based materials had lower catalytic performance due to leaching of active sites and adsorption of organic compounds from reactants and reaction products. |
Descrição: | Este documento está disponível online com base na Portaria nº 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas. |
URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/72021 |
Aparece nas coleções: | DEQ - Dissertações defendidas na UFC |
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