Modificação química de resinas à base de estireno através do processo de sulfonação: estudo experimental e modelagem matemática

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Theodoro, Thiago Romanelli
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Catalisador; Catalyst; Modelagem; Modeling; Polymer resin; Resina polimérica; Sulfonação; Sulfonation
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97137/tde-12072019-121420/

A proposta deste trabalho consistiu em realizar o estudo experimental e matemático do processo de sulfonação de resinas estirênicas reticuladas com etileno-glicol dimetacrilato (PS-EGDMA) e trietileno-glicol dimetacrilato (PS-TEGDMA). O processo de sulfonação de resinas estirênicas é uma das modificações químicas mais utilizadas na indústria e permite conferir características como seletividade às resinas, favorecendo seu uso em diversos processos. Foi utilizado um planejamento de Taguchi L9 com os fatores: fração monomérica, fração de agentes reticulantes e fração de solventes inertes (tolueno e heptano), referentes ao processo de polimerização. As resinas produzidas foram utilizadas na sulfonação, na qual a temperatura foi variada para determinar o ponto ótimo em termos de capacidade de troca iônica e variação de massa. Por meio de balanços de massa e fazendo o uso do modelo do núcleo não reagido foi feita a modelagem matemática do processo. Os resultados obtidos mostram que as resinas reticuladas com etileno-glicol dimetacrilato (EGDMA) e trietileno-glicol dimetcrilato (TGDMA) apresentam boa capacidade de troca iônica (CTI) quando comparadas às resinas comerciais de estireno-divinilbenzeno (S-DVB), como, por exemplo, a Amberlyst®. As partículas sulfonadas de PS-EGDMA apresentaram CTI de 3,988 meq/g com ganho de massa de 30% enquanto as de PS-TEGDMA apresentaram capacidade de 3,477meq/g com ganho de massa de 47% no ponto ótimo tendo sido produzidas com temperaturas de sulfonação de 57,5ºC e 65ºC respectivamente. O modelo desenvolvido apresentou bom ajuste no intervalo entre o início da reação e o ponto máximo de capacidade de troca iônica, sendo capaz de prever as constantes cinéticas e de difusão da reação. Além disso, as partículas produzidas foram testadas na catálise heterogênea e conversões acima de 78% foram obtidas mostrando-se um eficiente catalisador.