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Tipo: TCC
Título: Avaliação dos processos de desativação e de troca-iônica em zeólitas por microcalorimetria de adsorção
Autor(es): Azevedo, Thalita Moreira
Orientador: Maia, Débora Aline Soares
Palavras-chave em português: Microcalorimetria de adsorção;Zeólitas;Transferência de massa;Degradação hidrotérmica;Troca iônica
Palavras-chave em inglês: Adsorption microcalorimetry;Zeolites;Mass transfer;Hydrothermal degradation;Ion exchange
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Data do documento: 2025
Citação: AZEVEDO, Thalita Moreira. Avaliação dos processos de desativação e de troca-iônica em zeólitas por microcalorimetria de adsorção. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumo: Zeólitas são aluminossilicatos com estrutura cristalina bem definida, geralmente contendo alumínio, oxigênio e silício. A estrutura apresenta uma rede de poros regulares, conferindo às zeólitas propriedades únicas de adsorção e troca iônica. Os processos de adsorção/dessorção em zeólitas, utilizados principalmente em indústrias químicas, podem levar à sua desativação, o que se refere a redução da sua capacidade de adsorção. A troca iônica é um processo reversível no qual íons presentes em um sólido são substituídos por íons de outra espécie presentes em uma solução líquida. Geralmente, zeólitas são utilizadas nesse processo devido à sua estrutura e à sua capacidade de adsorver e liberar íons seletivamente. Neste trabalho um microcalorímetro Tian-Calvet acoplado a um sistema manométrico foi utilizado para avaliar isotermas de adsorção de CO2 e entalpia de zeólitas comerciais frescas e envelhecidas, além de estudar a interação adsorvente-adsorbato após a troca iônica. O setup experimental foi projetado a fim de controlar a dosagem de gás, permitindo medir simultaneamente isotermas e calor de adsorção de CO2 a 298 K. A técnica também foi utilizada para avaliar a transferência de massa intrapartícula ajustando picos microcalorimétricos a um modelo matemático determinístico. As isotermas de vapor de água foram medidas utilizando um Analisador Gravimétrico Inteligente – IGA para avaliar a porosidade das amostras após troca iônica. Isotermas de N2 a 77K e de CO2 a 273K foram medidas em um instrumento Autosorb-IQ3 para a obtenção de características texturais. Os resultados mostraram que os dados de saída do microcalorímetro são sensíveis à degradação hidrotérmica que as zeólitas sofreram. As isotermas de vapor de água mostram que o processo de troca iônica reduziu a porosidade das amostras. Além disso, o modelo matemático baseado em balanços diferenciais de massa e energia permitiu a estimativa de parâmetros de transferência de massa intrapartícula.
Abstract: Zeolites are aluminosilicates with a well-defined crystalline structure, typically composed of aluminum, oxygen, and silicon. Their structure features a network of regular pores, giving zeolites unique adsorption and ion exchange properties. The adsorption/desorption processes in zeolites, primarily used in chemical industries, can lead to their deactivation, which refers to the reduction of their adsorption capacity. Ion exchange is a reversible process where ions present in a solid are replaced by ions of another species in a liquid solution. Zeolites are commonly used in this process due to their structure and ability to selectively adsorb and release ions. In this study, a Tian-Calvet microcalorimeter coupled with a manometric system was used to evaluate CO2 adsorption isotherms and enthalpy on both fresh and aged commercial zeolites, as well as to study the adsorbent-adsorbate interaction after ion exchange. The experimental setup was designed to control gas dosing, enabling simultaneous measurement of isotherms and CO2 adsorption heat at 298 K. The technique was also applied to assess intraparticle mass transfer by fitting microcalorimetric peaks to a deterministic mathematical model. Water vapor isotherms were measured using an Intelligent Gravimetric Analyzer (IGA) to evaluate sample porosity after ion exchange. N2 isotherms at 77 K and CO2 isotherms at 273 K were measured using an Autosorb-IQ3 instrument to determine textural characteristics. The results showed that the microcalorimeter output data are sensitive to the hydrothermal degradation experienced by the zeolites. The water vapor isotherms indicated that the ion exchange process reduced sample porosity. Furthermore, the mathematical model, based on mass and energy differential balances, allowed for the estimation of intraparticle mass transfer parameters.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/81838
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:ENGENHARIA QUÍMICA - Monografias

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