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Tipo de Documento: Dissertação
Título: Avaliação do potencial de adsorção de água nas redes metalorgânicas NH2-MIL-125(Ti) e MIL-160(Al)
Autor(es): Flores, Luan Bruno Pinho
Data do documento: 29-Out-2018
Orientador: Ramos, André Luis Dantas
Coorientador: Marques, José Jailton
Resumo: A presença de água na composição gasosa do gás natural tem sido um dos principais pontos de estudo devido às problemáticas ligadas ao transporte e armazenamento do mesmo. Então, a fim de se evitar estes problemas, o processo de desidratação, por adsorção, é aplicado em unidades de processamento com a finalidade de reduzir a concentração de vapor de água na composição do gás. Entretanto, é observado que os adsorventes utilizados apresentam saturação em um intervalo de tempo muito curto, por outro lado, as redes metalorgânicas (Metal-organic framework, MOF) tem se apresentado como potenciais materiais adsorventes de determinados compostos gasosos através das suas características de elevada área superficial e estabilidade térmica. As MOFs NH2-MIL-125 e MIL-160 apresentam-se estáveis e com alta afinidade em relação à água. Portanto, este trabalho teve como objetivo a avaliação da adsorção de água das redes metalorgânicas supracitadas em condições estáticas e dinâmicas com multicomponentes. As MOFs foram sintetizadas e caracterizadas através das técnicas de difração de raios-X, espectroscopia de infravermelho, análise termogravimétrica e adsorção/dessorção de nitrogênio, e os resultados dessas análises apontaram sucesso no processo de síntese dos materiais com elevadas características de materiais adsorventes. Também foram realizados experimentos de cinética de adsorção de água e adsorção em leito fixo multicomponente (N2/H2O) com as MOFs sintetizadas e um adsorvente tradicional ao processo de desidratação do gás natural, uma peneira molecular (Zeólita 3A, PM). Através dos ensaios da cinética de adsorção em modo estático, a zeólita 3A, a NH2-MIL-125 e MIL160 se comportaram de acordo com o modelo de pseudo-segunda ordem e apresentaram capacidade máxima de adsorção de 240,5 mg g-1, 516 mg g-1 e 347,2 mg g-1, respectivamente. Em relação aos ensaios de adsorção de água em leito fixo, os adsorventes supracitados apresentaram capacidade de remoção de água na faixa de 84,33 – 95,35 mg g-1 (PM), 192,44 – 259,96 mg g-1 (NH2-MIL-125) e 243,18 – 316,03 mg g-1 (MIL-160). Logo, as MOFs estudadas obtiveram resultados de adsorção de água superiores em condições estáticas e dinâmicas em relação à peneira molecular, podendo ser consideradas potenciais adsorventes para o processo de remoção de vapor de água de gases.
Abstract: The presence of water, in the gas composition of natural gas, has been one of the main points of study due to the problems related to the gas transportation and storage. Then, in order to avoid these problems, the dehydration process is applied in processing units in order to reduce the water vapor concentration in the gas composition. However, it is observed that the adsorbents used show saturation in a very short period of time, on the other hand, the metalorganic framework (MOF) has been presented as potential adsorbent materials of certain gaseous compounds through their characteristics of high surface area and thermal stability. The MILs MOFs NH2-MIL-125 and MIL-160 are stable and have a high affinity for water. Therefore, this work had the objective of evaluating the water adsorption of the MOFs above mentioned under static and dynamic conditions with multicomponents. The MOFs were synthesized and characterized by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis and nitrogen adsorption / desorption techniques, and the results of these analyzes were successful in the synthesis process of materials with high adsorbent characteristics. The adsorption kinetics of water and adsorption in a fixed bed with multicomponent flows (N2/H2O) with the MOFs synthesized and a traditional adsorbent to the process of dehydration, a molecular sieve (Zeolite 3A, MS) were also carried out. By adsorption kinetics, MS, NH2-MIL-125 and MIL-160 behaved according to the pseudo-second order model and presented maximum adsorption capacity of 240.5 mg g-1, 516 mg g-1 and 347.2 mg g-1 , respectively. The adsorbents mentioned above had a water removal capacity in the range of 192.44 – 259.96 mg g-1 (MS), 192.44 – 259.96 mg g-1 (NH2-MIL-125) and 243.18 – 316.03 mg g-1 (MIL-160). In conclusion, the studied MOFs obtained superior water adsorption results in static conditions of dynamics in relation to the molecular sieve, and could be considered as a potential adsorbent for the gas vapor removal process.
Palavras-chave: Engenharia química
Adsorção
Gases
MILs MOFs
Desidratação de gás
Adsorption
Gas dehydration
área CNPQ: ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Agência de fomento: Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq
Idioma: por
Sigla da Instituição: Universidade Federal de Sergipe (UFS)
Programa de Pós-graduação: Pós-Graduação em Engenharia Química
Citação: FLORES, Luan Bruno Pinho. Avaliação do potencial de adsorção de água nas redes metalorgânicas NH2-MIL-125(Ti) e MIL-160(Al). 2018. 70 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2018.
URI: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/17797
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