Ferritas de magnésio dopadas com cobre e alumínio para a reação de DeSOx - Rebouças, Esmeraldo Fábio Argolo (2015)
Os óxidos de enxofre, principalmente o SO2, são importantes poluentes atmosféricos que provocam sérios problemas ambientais. O SO2 pode ser produzido a partir de diversas fontes, incluindo fontes naturais. Dentre as fontes antropogênicas, a queima de combustível é responsável por cerca de 80% das emissões de SO2. Por essa razão, com o intuito de promover a melhoria na qualidade do ar, diversos órgãos ambientais desenvolveram programas com legislações específicas para a emissão de SO2. A fim de atender às legislações impostas pelos órgãos de controle ambiental, as indústrias buscaram formas diversificadas de controlar a emissão ou de reduzir a formação de SO2 nos seus processos. Dentre os processos de controle de emissão de SO2 destaca-se o processo de adsorção em que óxidos de metais de transição são aplicados como adsorventes para SO2. Os óxidos de ferro apresentam propriedades importantes que os tornam promissores para o abatimento de SO2 em correntes gasosas. Dessa forma, espinélios de ferro e magnésio dopados com Cu e Al foram preparados pelo método da combustão a fim de obter materiais de dimensões nanométricas. Os difratogramas de raios-X mostraram que para todos os materiais foi formada a fase espinélio, majoritariamente, e, que, os íons alumínio substituem isomorficamente os íons ferro. Porém, os materiais contendo cobre apresentaram fase CuO segregada, confirmado pelas análises de TPR e FTIR estrutural. Os perfis de dessorção termoprogramada de CO2 mostraram que a incorporação de Al promoveu a formação de sítios básicos e a presença de cobre diminui a basicidade do material. Os dados do DRX mostraram que os materiais contendo Al apresentaram diâmetro de cristalito menores resultando em melhores propriedades texturais (área superficial, diâmetro de poro e diâmetro de partícula), enquanto que a presença de cobre apresentou o efeito inverso ao observado para o alumínio. Os testes DeSOx mostraram que os materiais dopados com Al apresentaram melhores desempenhos, principalmente em altas temperaturas. No entanto, os materiais contendo cobre não apresentaram desativação total em nenhuma temperatura analisada, estes resultados estão de acordo com as propriedades ácido-base avaliadas nos perfis de TPD. Os resultados de DRIFTS-in situ evidenciaram que na ausência de oxigênio ocorre a formação de sulfatos e a presença de sulfitos foi observada pelos espectros de FTIR pós-teste. Os ensaios de adsorção na presença de CO e CO2 sugerem que não há uma competição pelos sítios, no entanto, houve deposição de compostos carbonáceos superficiais e formação de magnetita a partir de 500°C, confirmados por termogravimetria. As análises de EPR mostraram a presença de espécie Fe3+–O–Fe3+ de dimensões nanométricas, sugeridos como sítios de adsorção de SO2. O mecanismo proposto sugere que o centro redox para a sulfatação pode ser o átomo de ferro presente na espécie analisada no EPR, evidenciado pela região de oxidação nos ensaios de termogravimetria das amostras testadas.