Author(s):
Faustino, Gonçalo Ribeiro 
Date: 2010
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/3907
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Engenharia química; Zeólitos; Catálise; Peletização
Description
Dentro dos vários tipos de peneiros moleculares existentes, os zeólitos
sempre tiveram uma especial relevância devido às suas variadas aplicações.
São aluminossilicatos de estrutura tridimensional, constituída por blocos
tetraédricos de Óxido de Alumínio e Óxido de Sílica, e são bastante usados em
processos de adsorção, de catálise ou de permuta iónica. Infelizmente, as
suas dimensões, ao nível nanométrico, são um obstáculo à sua utilização
principalmente devido às perdas de carga em reactores. Para resolver este
problema, os zeólitos são aplicados em corpos sólidos, geralmente
aglomerados ou peletes, através de processos de extrusão, peletização, ou
aglomeração, entre outros. Estes tendem a diminuir consideravelmente a área
superficial e podem afectar as propriedades de catálise dos zeólitos. No
entanto, apresentam grande resistência mecânica o que influencia
positivamente o seu tempo de vida útil.
Este trabalho teve como objectivo elaborar e comparar vários tipos de
suportes para zeólitos e suas características face aos pós. Após a elaboração
de vários tipos de zeólitos – Zeólito A, Zeólito Y e ZSM-5 –, apenas um foi
escolhido, o Zeólito A, para ser embutido em vários suportes diferentes. O
primeiro a ser produzido foi uma pelete cerâmica com aglutinantes argilosos –
o caulino –, e orgânicos – o álcool polivinílico, PVA. Três tipos de peletes
foram sintetizadas, com diferentes percentagens mássicas de PVA, 5%,10% e
15%, mas apenas as peletes de 10% e 15% de PVA apresentaram
consistência mecânica e, consequentemente, foram as únicas a ser usadas
para cozimento. A de PVA a 10% apresentou maior resistência mecânica e
uma área superficial inferior, 6,6 m2/g. No caso da pelete a 15% de PVA a área
específica de superfície foi de 10,5 m2/g. Em seguida embutiu-se Zeólito A
numa estrutura polimérica de Poliuretano. Foram igualmente produzidos dois
tipos de monólitos sintéticos: um com aplicação de pó de zeólito; e um com
cristalização “in situ”. Em ambos os casos apesar de apresentarem zeólito na
sua estrutura, não foi detectada área de superfície activa. Within the various types of existing molecular sieves, zeolites have
always had a special significance due to its wide range of applications. They
are Aluminosilicates with a three-dimensional structure, which consist on
tetrahedral blocks of Aluminum Oxide and Silica Oxide, and that are widely
used in adsorption processes, catalysis or ion exchange. Unfortunately, its
dimensions of nanometer level are an obstacle to their use primarily due to the
loss of pressure in reactors. To solve this problem, zeolites are used in solid
structures, usually agglomerates or pellets, made through processes of
extrusion, pelletizing, or agglomeration, among others. These structures tend to
reduce considerably its surface area and can affect the catalytic properties of
zeolites. However, they show great strength which positively influences their life
span.
This study aimed to develop and compare various types of zeolite
supports and its features compared to those from powders. After developing
several types of zeolites - Zeolite A, Zeolite Y and ZSM-5 - only one was
chosen - Zeolite A - to be built in different types of supports. The first produced
was a pellet with a ceramic binder - kaolin -, and organic binder - the polyvinyl
alcohol, PVA. Three types of pellets were synthesized with different mass
percentages of PVA - 5%, 10% and 15% -, but only pellets of 10% and 15% of
PVA were mechanically consistent and, consequently, were the only ones to be
used for calcination. The one with 10% PVA showed higher mechanical
strength and a lower surface area of 6.6 m2/g. In the case of the pellet with 15%
PVA, the specific surface area was 10.5 m2/g. It was, then, built up Zeolite A in
a polymer structure of polyurethane. It was also produced two types of
synthetic monoliths: one with an application of powdered zeolite; and one with
crystallization “in situ”. In both cases, despite showing the zeolite in their
structure, there was not detected active surface area. Mestrado em Engenharia Química
