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Type: Tese
Title: Utilização de estruturas metalorgânicas como adsorventes de contaminantes sulfurados
Author: Silva, Flávia Heredia e
First Advisor: Corrêa, Charlane Cimini
Co-Advisor: Leitão, Alexandre Amaral
Referee Member: Constantino, Vera Regina Leopoldo
Referee Member: Oliveira, Willian Xerxes Coelho
Referee Member: Silva, Maurício Antonio Pereira da
Referee Member: Acosta, Maribel Coromoto Navarro
Resumo: Neste trabalho, compósitos inéditos de cinco Redes Metalorgânicas (UiO-66(Zr), MIL-53-TDC(Al), MIL-125-(Ti), MOF-808(Zr) e MIL-101(Cr)) já descritas na literatura, foram sintetizados e aplicados a dessulfurização adsortiva de compostos sulfurados presentes nas linhas de gás ácido de plantas de processamento de gás natural. As limitações para aplicação em leitos de separação dos materiais originalmente obtidos na forma de pó, foram superadas através do ajuste de granulometria sem que as propriedades texturais fossem comprometidas. Os adsorventes foram moldados na forma de grânulos cilíndricos com cerca de 2−3 mm de comprimento, por meio da extrusão, que é uma técnica simples e de baixo custo. Ensaios de resistência a compressão foram realizados e, com exceção do compósito de MOF-808(Zr), os materiais moldados apresentaram valores satisfatórios de resistência mecânica. Com objetivo de melhorar o desempenho na captação de compostos sulfurados (etanotiol, 2-propanotiol e dimetildissulfeto) presentes em corrente gasosa de dióxido de carbono saturado em água, técnicas de modificação pós sintética de impregnação com cobre e aumento de caráter hidrofóbico foram testadas. Compósitos da UiO-66(Zr) dopados com cobre por meio de modificação pós-sintética, foram investigados para a dessulfurização adsortiva, observando-se aumento de ~330 % na capacidade adsortiva de sulfurados totais para amostra dopada com CuO (UiO-66(Zr).CuO-MC) em relação a amostra não dopada (UiO-66(Zr)-MC). A regeneração dos adsorventes para reutilização em ciclos de adsorção/dessorção foi investigada para todos os materiais testados na adsorção de compostos sulfurados, sendo observada a manutenção de cristalinidade após o primeiro ciclo em todos os casos. A amostra MIL-53-TDC(Al) pôde ser avaliada em dois ciclos de dessulfurização adsortiva, apresentando menor capacidade adsortiva de etanotiol e 2-propanotiol, porém maior desempenho na captação de dimetildissulfeto. Ao longo deste trabalho realizou-se também tentativas de obtenção de Redes Metalorgânicas inéditas para a dessulfurização adsortiva sendo possível sintetizar a caracteriza por difração de raios X por monocristal dois complexos metálicos de magnésio com o ligante 2,5- tiofenodicarbarcoxilato (Mg-TDC.1 e Mg-TDC.6).
Abstract: In this work, new composites of five Metal-organic Frameworks (UiO-66(Zr), MIL-53- TDC(Al), MIL-125-(Ti), MOF-808(Zr) and MIL-101(Cr)) has already described in the literature, were synthesized and applied in adsorptive desulfurization of sulfur compounds present in the acid gas lines of natural gas processing plants. The limitations for application in separation beds of materials originally obtained in a powder form were overcome by adjusting the particle size without compromising the textural properties. The adsorbents were shaped into cylindrical granules about 2−3 mm long, through extrusion, which is a simple and low-cost technique. Compressive strength tests were carried out and, with the exception of the MOF-808(Zr) composite, the shaped materials showed satisfactory mechanical strength values. With the aim of improving the performance in the capture of sulfur compounds (ethanethiol, 2-propanethiol and dimethyldisulfide) present in gaseous streams of carbon dioxide saturated in water, post-synthetic modification techniques of copper impregnation and increase of hydrophobic character were tested. UiO-66(Zr) composites doped with copper through postsynthetic modification were investigated for adsorptive desulfurization, observing an increase of ~330% in the adsorptive capacity of total sulfur for the sample doped with CuO (UiO-66( Zr).CuO-MC) in relation to the undoped sample (UiO-66(Zr)-MC). The regeneration of adsorbents for reuse in adsorption/desorption cycles was investigated for all materials tested for the adsorption of sulfur compounds, with the maintenance of crystallinity after the first cycle being observed in all cases. The MIL-53-TDC(Al) sample could be evaluated in two adsorptive desulfurization cycles, showing a lower adsorption capacity for ethanethiol and 2-propanethiol, but greater performance in the capture of dimethyldisulfide. Throughout this work, attempts were also made to obtain new Metal-Organic Frameworks for adsorptive desulfurization, making it possible to synthesize two metal complexes of magnesium with the ligand 2,5-thiophenedicarbarkoxylate (Mg-TDC.1 and Mg-TDC.6)) using single-crystal X-ray diffraction.
Keywords: Redes metalorgânicas
Compósitos
Moldagem
Dopagem
Dessulfurização adsortiva
Metal-organic framework
Composites
Shaping
Doping
Adsorptive desulfurization
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-graduação em Química
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/17192
Issue Date: 27-Mar-2024
Appears in Collections:Doutorado em Química (Teses)



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