Estudo e caracterização de ligninas pirolisadas para a obtenção de carbonos grafíticos

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Costa, Sérgio Leandro Soares Itajahy Pinto da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia; BR; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
• Palavras-chave em Português: Mechanical Engineering; Heat; Thermochemistry; Lignins; Pyrolysis; Graphite carbons; Characterizations; Engenharia mecânica; Calor; Termoquímica; Ligninas; Pirólises; Carbonos grafíticos; Caracterizações; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11674

A partir de uma demanda da indústria para a melhoria da qualidade laboral, instituições de ensino e de pesquisas se uniram para estudar e caracterizar carbonos grafíticos sintetizados pelo processo de pirólise, usando ligninas como matérias primas, devido à estrutura fenólica coplanar, para utilização como filtros de compostos orgânicos voláteis. Utilizaram-se neste trabalho três amostras em pó de lignina: uma comercial da empresa SIGMA-ALDRICH, com baixo teor de sulfonato, extraída pelo método Kraft e outras duas amostras extraídas do bagaço da cana-de-açúcar pelo método Soda, sendo uma fornecida pelo LADEBIO e outra extraída no Instituto SENAI de Inovação em Química Verde (ISI). Todas as amostras foram caracterizadas antes do início das pirólises, para comparação do efeito térmico nas amostras. Para a obtenção dos carbonos grafíticos todas as amostras foram pirolisadas em duas temperaturas, 400°C e 800°C, com uma taxa de aquecimento fixada em 5°C/min, usando-se um forno convencional, com controlador de temperatura e o resfriamento após pirólise sendo feito ao ar. As temperaturas foram escolhidas após análises térmicas TGA, DTG e DSC realizadas nas amostras como recebidas. As mesmas análises térmicas apresentaram uma perda de massa significativa relacionada à eliminação de compostos com baixo peso molecular e mais voláteis, assim como a quebra de ligações dos compostos e grafitização do material. Esses resultados foram corroborados por análises de espectroscopia na região de comprimento de onda do infravermelho que apresentou uma menor absorção no material pirolisado se comparada com a amostra inicial, o que indica uma perda de grupos funcionais, e por espectroscopia Raman, que apresentou picos característicos de materiais grafíticos amorfos. Mudanças na morfologia das amostras após as pirólises foram determinadas utilizando-se a técnica MEV-FEG. O ensaio de MEV-EDS utilizado para a análise semi-quantitativa dos elementos químicos mostrou a presença de enxofre apenas na amostra comercial e não foram observados contaminantes nas amostras. As pirólises alteraram as estruturas das amostras, transformando-as em carbonos grafíticos.