REMOÇÃO DE NITRATO DE SÓDIO DE CATALISADORES Co/SBA-15
REMOÇÃO DE NITRATO DE SÓDIO DE CATALISADORES Co/SBA-15
Xxxxxxxx Xxxxxxx Xxxx (IC-Balcão/UEM), Xxxxxxx Xxxxxx xx Xxxxx (CAPES/UEM), Xxxxx Xxxxxxx Xxxxxx (Orientador), e-mail: xxxxxx@xxxxxxx.xxx.xx
Universidade Estadual de Maringá / Centro de Tecnologia / Departamento de Engenharia Química/Maringá, PR.
Área: Engenharias Subárea: Engenharia Química Palavras-chave: compostos alcalinos, etanol, EDTA. Resumo:
No presente trabalho foi realizada a síntese de catalisadores Co/SBA-15 destinados à Síntese de Fischer-Tropsch (STF). Durante a síntese, houve contaminação das amostras com nitrato de sódio devido à natureza do agente redutor utilizado durante a síntese da fase metálica. A tentativa de remoção dos compostos de sódio foi realizada por meio de um simples tratamento de lixiviação, utilizando etanol e EDTA como solvente e agente complexante, respectivamente, seguido por um tratamento térmico em temperatura adequada. Verificou-se que o tratamento utilizando EDTA é mais eficaz na retirada quase que por completa da fase alcalina das amostras. Conclui-se também que a etapa de tratamento térmico foi essencial para alcançar este resultado.
Introdução
Metais alcalinos e alcalinos terrosos podem ser acidentalmente inseridos nos catalisadores durante as etapas de preparação, por exemplo, por meio de impurezas presentes na água, precursores de promotores, metais ativos, e também por meio de equipamentos utilizados no processo. A literatura mostra que a presença desses compostos prejudica a performance de algumas reações catalíticas, como a SFT, na qual a atividade dos catalisadores diminui e a seletividade a CO2 aumenta conforme a quantidade de sódio aumenta nos catalisadores. Daí a necessidade de se remover compostos alcalinos presentes em catalisadores. No presente trabalho foi realizado um procedimento de lavagem de catalisadores de Co/SBA-15, visando à remoção de compostos de sódio presentes. Os solventes utilizados nas lavagens foram o etanol e o ácido etilenodiaminotetracético (EDTA). O primeiro foi escolhido por ser um bom solvente para o nitrato de sódio, e o segundo por ser um ligante
polidentado, o qual forma complexos com diversos íons metálicos. A fase alcalina foi inserida despropositadamente devido à utilização de borohidreto de sódio como agente redutor na síntese da fase ativa. O método mostra que é possível remover os compostos de sódio por meio de um procedimento simples, rápido e eficiente.
Materiais e métodos
A SBA-15 utilizada como suporte do catalisador foi sintetizada conforme o procedimento apresentado por Xxxx et al., (1998). A síntese das nanopartículas de cobalto foi realizada de acordo com o método proposto por Xxxx et al. (2003). As nanopartículas de cobalto foram incorporadas nos suportes mesoporosos por impregnação incipiente obtendo-se teores de aproximadamente 6% em massa de cobalto. As amostras impregnadas foram submetidas a um tratamento com o objetivo de remover os compostos de sódio presentes, devido ao fato do borohidreto de sódio ter sido utilizado como agente redutor das nanopartículas. O tratamento consistiu numa etapa de lavagem com etanol e EDTA numa proporção volumétrica de aproximadamente 1:3, seguida de centrifugação, e em uma etapa de tratamento térmico a 150 e 300ºC por 3 horas. A tabela 1 mostra a nomenclatura e condições utilizadas no tratamento para cada amostra.
Tabela 1 – Nomenclatura e condições utilizadas no processo de lavagem das amostras.
Amostra | Solvente | Quantidade de lavagens | Temperatura do tratamento térmico (°C) |
1 | Etanol | 5 | 150 |
2 | Etanol | 5 | 300 |
3 | EDTA | 5 | 150 |
4 | EDTA | 5 | 300 |
As análises de Difração de Raios X (DRX) das amostras foram realizadas utilizando-se um difratômetro da marca Shimadzu, modelo XRD6000. Já a identificação dos compostos de sódio foi realizada por meio de análise de Espectroscopia na região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) usando um espectrofotômetro Bruker Vertex 70V.
Resultados e Discussão
Os resultados correspondentes a análise de Difração de Raios X dos catalisadores são mostradas na Figura 1. Nos difratogramas correspondentes ao catalisador sem tratamento observa-se picos em 2θ =
29,5⁰ e 2θ = 39⁰ que são indexados aos planos (104) e (113), respectivamente, indicativos da presença de nitrato de sódio (PCPDFWIN 89-0311), o qual é um produto secundário na reação de redução do nitrato de cobalto com borohidreto de sódio. Após as etapas de lavagem e tratamento térmico, aparentemente não há presença da fase indesejada. Como a fase alcalina poderia ainda estar presente nos catalisadores, caso as partículas estivessem com tamanhos inferiores a 20 nm, foi realizada a análise de FTIR, com o objetivo de verificar se ainda havia presença dos compostos nas amostras.
Figura 1 – Difrações de raios X dos catalisadores antes e após os processos de lavagem.
Na Figura 4 são apresentados os resultados relacionados à análise de FTIR. De acordo com os espectros é possível visualizar uma das bandas característica do nitrato de sódio, a qual está localizada em 1366 cm-1 de acordo com a literatura (Tam et al., 1997). Observa-se que após os tratamentos utilizando etanol como solvente ainda há presença de fase alcalina, enquanto que o tratamento utilizando EDTA foi mais eficaz na remoção dos compostos. Neste último caso, o tratamento térmico a uma maior temperatura auxiliou na remoção, aparentemente quase que completa, do nitrato de sódio. Desta maneira, é possível afirmar que neste caso, o poder de complexação do EDTA é mais eficaz que o poder de dissolução do etanol, possibilitando a remoção praticamente completa dos compostos de sódio após tratamento térmico em temperatura adequada.
Figura 4 – Espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier dos catalisadores após tratamento.
Conclusões
A eficácia na remoção dos compostos de sódio do catalisador por meio de tratamento simples de lixiviação com EDTA em conjunto com tratamento térmico a 300ºC, permite que os catalisadores apresentem características desejáveis para serem utilizados em determinados tipos de reação, como na Síntese de Fischer-Tropsch.
Agradecimentos
Os autores agradecem a CAPES e ao CNPq pelo suporte financeiro.
Referências
Tam, M.S.; Xxxxxx, X.X.; Xxxxxxx, X.; Xxxxxx, D.J.; Xxxxxxx, X.X. Industrial & Engineering Chemistry Research: Reaction and spectroscopic studies of sodium-salt catalysts for lactic-acid conversion. v.35, p.3505-3512, 1997.
Xxxx, X.; Xxxx, X.; Xxxxxx, X.; Xxxxxxxxxxx, X.X.; Xxxxxxx, B.F.; Stucky,
G.D. Science: Triblock copolymer syntheses of mesoporous silica with periodic 50 to 300 angstrom pores. v.279, p.548-552, 1998.
Xxxx, Y.M; Xxxxx, R.K.; Xxxxx, X.X.; Xxxx, X.X. Magnetics: A simple method to prepare uniform Co nanoparticles. v.39, p.2764-2766, 2003..