Síntese e caracterização de materiais MCM-41 e Al-MCM-41 para a aplicação na adsorção em fase líquida de siloxanos - Alves, Camila Maria Aguiar Da Costa (2024)
Siloxanos são apontados como uma das classes de compostos mais prejudicial na contaminação ambiental e no aproveitamento do biogás, sendo sua remoção um desafio. Neste trabalho de pesquisa, estudos de adsorção (equilíbrio e a cinética) em fase líquida (isooctano) a temperatura ambiente (25°C) de siloxanos L5 (linear) e D4, D5 e D6 (cíclicos) sobre materiais mesoporosos à base de sílica MCM-41 (puro ou dopados com Al), foram executados. Os materiais foram sintetizados à temperatura ambiente pelo método sol-gel e caracterizados por difração de raios-X (XRD), microscopia eletrônica de varredura acoplada à espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (SEM-EDS), espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), adsorção-dessorção de N2 a 77 K e acidez superficial por dessorção a temperatura programada de amônia (NH3-TPD). Os resultados de caracterização confirmaram as características químicas e texturais típica dos materiais mesoporos. A estrutura química, geometria das moléculas e acidez dos adsorventes contribuíram na adsorção dos siloxanos dodecametilpentasiloxano (L5), octametilciclotetrasiloxano (D4), decametilciclopentasiloxano (D5) e dodecametilciclohexasiloxano (D6), sendo o sólido Al-MCM-41(10) o adsorvente que apresentou as maiores capacidades de adsorção, correspondentes a: 0,479; 0,097; 0,055 e 0,045 mmol g-1 para L5, D4, D5 e D6, respectivamente. Estudos computacionais por DFT revelaram energias de adsorção sobre a matriz de MCM-41 na ordem: L5 (-0,76 eV) > D4 (-0,55 eV) > D5 (-0,50 eV) > D6 (-0,34 eV), a qual corrobora com os resultados de adsorção no equilíbrio. A cinética reacional obedeceu ao mecanismo de pseudo-primeira ordem. Testes de regenerabilidade mostram eficiências adsortivas apreciáveis (100 a 76%) de D4 sobre em Al-MCM-41(10) a 25o C para 3 usos consecutivos deste adsorvente. Em geral, os resultados obtidos mostraram o caráter promissor para a adsorção física de siloxanos lineares e cíclicos sobre materiais mesoporosos de fácil síntese e sob condições operacionais menos onerosas.