Avaliação do processo adsortivo para remoção de ácidos naftênicos presentes em mistura modelo de querosene de aviação utilizando adsorvente do tipo MCM-14 modificado

Abstract

A presença de ácidos naftênicos no querosene de aviação (QAV) implica em um aumento de sua acidez com efeito corrosivo elevado, diminuição da estabilidade térmica, formação de sais insolúveis e depósitos de carbono. A remoção desses compostos por adsorção é considerada uma alternativa eficiente, uma vez que podem ser recuperados, purificados e comercializados para outros fins. A síntese e caracterização de peneiras moleculares mesoporosas do tipo MCM-41 com potencial aplicação em adsorção e catálise vêm sendo bastante estudada em função de suas características, como elevada área superficial, diâmetro e volume de poros. Neste contexto, este trabalho propôs a síntese de adsorventes do tipo MCM-41 modificados, visando à remoção de ácidos naftênicos em mistura modelo de QAV (ácido n-dodecanóico em n-dodecano). Os adsorventes MCM-41, Sr-MCM-41, La- MCM-41, Ce-MCM-41, Sr-La-MCM-41, Sr-Ce-MCM-41 foram sintetizados pelo método hidrotérmico e caracterizados pelas técnicas de análise termogravimétrica (TG), difração de raios-X (DRX), adsorção/dessorção de N2 através dos métodos Brunauer, Emmett e Teller (BET) e Barrett, Joyner e Halenda (BJH), espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR), microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia dispersiva por raios-X (MEV/EDS) e pH do ponto de carga zero (pHpzc). Foi realizado um estudo para seleção do adsorvente a ser utilizado nos estudos de adsorção. Com o adsorvente selecionado, foram realizados estudos cinéticos e equilíbrio de adsorção em sistema de banho finito. A partir dos dados obtidos, foi avaliado o sistema continuo de leito fixo e os ciclos de adsorção/dessorção. O método hidrotérmico foi eficiente, conforme os resultados obtidos pelas análises de caracterização, uma vez que após a incorporação dos metais, os materiais mantiveram a estrutura padrão da MCM-41. A partir do estudo do pHpzc verificou-se que a incorporação do metal alcalino terroso Sr aumentou a basicidade de todos os materiais. O adsorvente Sr-Ce-MCM-41 apresentou maior estabilidade térmica, bem como maiores volume e diâmetro de poros, apresentando também uma maior capacidade adsortiva. O estudo cinético permitiu verificar que o equilíbrio foi atingido após 420 minutos, com capacidade de 0,64 gác.g-1 ads e % de remoção de 82,5%. A isoterma de adsorção apresentou comportamento do tipo IV e a maior capacidade adsortiva quantificada na faixa de concentração estudada foi de 0,8 gác.g-1 ads. O modelo cinético de Langmuir- Freundlich e o modelo de Brunauer, Emmett e Teller (BET) representaram de forma satisfatória os dados experimentais da cinética e equilíbrio de adsorção em sistema de banho finito. No sistema de leito fixo, os tempos de ruptura e saturação da curva foram afetados pela variação da vazão e da concentração de alimentação do leito. Os dados experimentais foram ajustados ao modelo de Langmuir-Freundlich, uma vez que foram desprezados os efeitos de resistência à transferência de massa e de difusão. Os estudos de adsorção/dessorção indicaram a possibilidade de recuperação de ácidos naftênicos visando seu posterior aproveitamento e aplicação. O adsorvente estudado Sr-Ce-MCM-41 apresentou potencial para a remoção de ácidos naftênicos presentes em QAV modelo nas condições estudadas.