Síntese, caracterização e avaliação catalítica do silicoaluminofosfato SAPO-11 sulfatado

Due to environmental restrictions around the world, clean catalytic technology are of fundamental importance in the petrochemical industry and refineries. Creating the face of this a great interest in replacing the liquid acids for solid acids, so as molecular sieves have been extensively studied in reactions involving the acid catalysis to produce chemical substances with a high potential of quality. Being the activity of the catalysts involved in the reaction attributed to the acid character of them involved for the Lewis and Brönsted acid sites. Based on this context, this study aimed to prepare catalysts acids using a molecular sieve silicoalumino-phosphate (SAPO-11) synthesized in hidrotermical conditions and sulphated with sulphuric acid at different concentrations, using to it the method of controlled impregnating. The samples resulting from this process were characterized by x-ray difratometry (DRX), scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), thermal analysis (TG-DTG) and determination of total acidity (by n-butilamin adsorption). The results show that the synthesis method used was efficient in the formation of AEL structure of SAPO-11 and when being incorporated the sulfate groups in this structure the acidity of the material was increased, pointing out that to very high concentrations of acid there is a trend of decrease the main peaks that form the structure. Finally they were tested catalytictly by the reaction model of conversion of m-xylene which showed favorable results of conversion for this catalyst, showing to be more selective of cracking products than isomerization, as expected, in order that for the o-xylene selectivity there was no positive change when to sulfate a sample of SAPO-11, while for light gases of C1-C4 this selectivity was remarkably observed

Hidróxidos duplos lamelares de magnésio e alumínio modificados com carbonato e p123 para adsorção de dióxido de carbono

Muitos mecanismos provocados pela ação humana vêm gerando um aumento na queima de combustíveis fósseis e processos químicos (produtos orgânicos, carvão, madeira, óleo diesel, gasolina e outros derivados de petróleo) e, consequentemente, há um aumento na emissão de CO2 na atmosfera. Uma das alternativas para a captura desse poluente é o processo de adsorção, o qual pode ajudar na redução do CO2. As hidrotalcitas ou hidróxidos duplos lamelares (HDL s) estão dentre esses materiais estudados, já que apresentam alta estabilidade e uma boa porosidade, tornando-se assim um promissor adsorvente de gases poluentes. Os HDL s formam um grupo de argilas do tipo aniônico que consiste em camadas positivamente carregadas de óxido de metal (ou hidróxido de metal) com intercamadas de ânions. Foi constatado que ânions que possuem duas cargas negativas, estabilizam muito mais que ânions monovalentes, sendo o carbonato o mais estável dos ânions divalentes. Neste trabalho, foi proposta uma modificação na síntese direta através da co-precipitação a pH constante utilizando sais de cátions divalentes (Mg2+) e trivalentes (Al3+) reportados na literatura. Durante a síntese dos HDL s retirou-se o carbonato, bem como, utilizou-se um copolímero como um template para o alargamento das lamelas. As amostras foram caracterizadas utilizando as técnicas de DRX, TG/DTG, FTIR, MEV/EDX, MET e adsorção e dessorção de N2. Os dados obtidos indicam que a estrutura, mesmo após a modificação, apresentou resultados condizentes com os encontrados na literatura. Dentre as várias aplicações dos HDL s foi realizado o estudo da adsorção do CO2. A capacidade de adsorção do material foi testada de acordo com o tempo de contato entre o adsorvente e o adsorbato, sendo esperado que os materiais tratados com template apresentassem um maior desempenho

Síntese e caracterização de materiais mesoporosos para a captura de CO2: influência do óxido de níquel

Several materials are currently under study for the CO2 capture process, like the metal oxides and mixed metal oxides, zeolites, carbonaceous materials, metal-organic frameworks (MOF's) organosilica and modified silica surfaces. In this work, evaluated the adsorption capacity of CO2 in mesoporous materials of different structures, such as MCM-48 and SBA- 15 without impregnating and impregnated with nickel in the proportions 5 %, 10 % and 20 % (m/m), known as 5Ni-MCM-48, 10Ni-MCM-48, 20Ni-MCM-48 and 5Ni-SBA-15, 10NiSBA-15, 20Ni-SBA-15. The materials were characterized by means of X-ray diffraction (XRD), thermal analysis (TG and DTG), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), N2 adsorption and desorption (BET) and scanning electron microscopy (SEM) with EDS. The adsorption process was performed varying the pressure of 100 - 4000 kPa and keeping the temperature constant and equal to 298 K. At a pressure of 100 kPa, higher concentrations of adsorption occurred for the materials 5Ni-MCM-48 (0.795 mmol g-1 ) and SBA-15 (0.914 mmol g-1 ) is not impregnated, and at a pressure of 4000 kPa for MCM-48 materials (14.89 mmol g-1) and SBA-15 (9.97 mmol g-1) not impregnated. The results showed that the adsorption capacity varies positively with the specific area, however, has a direct dependency on the type and geometry of the porous structure of channels. The data were fitted using the Langmuir and Freundlich models and were evaluated thermodynamic parameters Gibbs free energy and entropy of the adsorption system

CO2 capture by adsorption in post combustion processes

Global concentration of CO2 in the atmosphere is increasing rapidly. CO2 emissions have huge impact on global climate change. Therefore, efficient CO2 emission abatement strategies such as Carbon Capture and Storage (CCS) are required to combat this phenomenon. There are three major approaches for CCS: - Post-combustion capture; - Pre-combustion capture; - Oxyfuel process. Post-combustion capture offers some advantages in terms of cost as existing combustion technologies can still be used without radical changes on them. This makes post-combustion capture easier to implement as a retrofit option compared to the other two approaches. Therefore, post-combustion capture is probably the first technology that will be deployed on a large scale. The aim of this work is to study the adsorption equilibrium of CO2, CH4 and N2 in zeolite 5A at 40ºC. For this, experiments were performed to determine the isotherms of adsorption of CO2, CH4 and N2 near 40ºC with the conditions of the post-combustion capture processes. It has been found that the 5A zeolite adsorbs a significant quantity of CO2 values of about 5 mol/kg at a pressure of 5 bar.

Síntese de zeólitas e argilas ácidas pilarizadas a partir de matérias primas naturais

Structural changes in waste for zeolites synthesis are subject of many studies carried out in the synthesis of molecular sieves. These materials are named molecular sieves because they have well defined pore sizes and they have the capacity of select molecules by its size. In this work, it was studied the synthesis processes of two types of molecular sieves: pillared acid clays using as starting material one natural montmorillonite clay and the synthesis of zeolites from a silico-aluminous residue. This residue is a byproduct of the extraction of lithium -spodumene. The preparation of pillared acid clays was performed in two steps: 1° acid treatment of clay samples (time and temperature studies) and 2°pilarization of them with Al13 (Keggin ion). The temperature and acid concentration affect the removal of cations in the structure and porosity of the material obtained. The analysis of X-ray diffraction (XRD) and infrared spectroscopy (IR), showed that increasing the severity of the acid treatment compromises the structural material. Also the pore size distribution is approximately uniform. Despite presenting a structural disorganization, the samples were pillared. As evidenced by XRD increasing the basal spacing, specific area and uniform porosity by adsorption of N2. Regarding the microporous molecular sieves were synthesized zeolites A and NaP1 from a silico-aluminous residue, a byproduct of extracting lithium. The temperature and time of agitation during the synthesis were the most important factors for obtaining zeolite A. The aging of the gel and the highest crystallization time promoted the formation of zeolite NaP1 using a Si / Al ratio = 3.2

Estudos comparativos do ciclo de regeneração de diferentes tipos de silicoaluminofosfatos

Different types of heterogeneous catalysts of the silicoaluminophosphate type, (SAPO-5, SAPO-11, SAPO-31, SAPO-34 and SAPO-41), molecular sieves with a: AFI, AEL, ATO, CHA and AFO structure, respectively, were synthesized through the hydrothermal method. Using sources such as hydrated alumina (pseudobohemita), phosphoric acid, silica gel, water, as well as, different types of organic structural templates, such as: cetyltrimethylammonium bromide (CTMABr), di-isopropylamine (DIPA), di-n- propylamine (DNPA) and tetraethylammonium hydroxide (TEOS), for the respective samples. During the preparation of the silicoaluminophosphates, the crystallization process of the samples occurred at a temperature of approximately 200 ° C, ranging through periods of 18-72 h, when it was possible to obtain pure phases for the SAPOs. The materials were furthermore washed with deionized water, dried and calcined to remove the molecules of the templates. Subsequently the samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), absorption spectroscopy in the infrared region (FT-IR), specific surface area and thermal analysis via TG/DTG. The acidic properties were determined using adsorption of n-butylamine followed by programmed termodessorption. These methods revealed that the SAPO samples showed a typically weak to moderate acidity. However, a small amount of strong acid sites was also detected. The deactivation of the catalysts was conducted by artificially coking the samples, followed by n-hexane cracking reactions in a fixed bed with a continuous flow micro-reactor coupled on line to a gas chromatograph. The main products obtained were: ethane, propane, isobutene, n-butane, n-pentane and isopentane. The Vyazovkin (model-free) kinetics method was used to determine the catalysts regeneration and removal of the coke

Síntese, caracterização e estudo cinético da degradação de quitosana impregnada em SBA-15

O recente interesse em se obter materiais nanoporosos funcionalizados para aplicações como calisadores heterogêneos e adsorção de CO2, tem aumentado no meio industrial e cientifico. Nesta última aplicação, a introdução de grupos aminas, como os presentes em quitosana, em materiais nanoporosos do tipo SBA-15 para gerar interações específicas com o CO2 tem ganhado importância. Assim, neste trabalho foram realizadas a síntese do SBA-15 e posterior impregnação da CS no suporte mesoporoso através do método de impregnação por via úmida. Os materiais obtidos foram caracterizados por meio DRX, TG, DSC, MEV, FTIR e adsorção/dessorção de N2. Os resultados de DRX indicaram que a estrutura ordenada do suporte SBA-15 foi preservada após a impregnação e os cálculos mostraram que o diâmetro médio do poro e/ou a espessura média da parede (wt) foram alterados devido a introdução da quitosana nas amostras funcionalizadas. As curvas de TG e de DSC,corroboraram com os dados de DRX, indicando a presença da quitosana na estrutura mesoporosa do SBA-15, assim como as micrografias das amostras funcionalizadas, que possibilitou visualizar o estado de agregação do material obtido. As bandas características de absorção da CS na região IV foram identificadas e interpretadas nas amostras funcionalizadas confirmando as outras caracterizações. Foi visto também que a área superficial diminuiu nas amostras funcionalizadas, indicando a sucessiva incorporação do polímero no suporte mesoporoso. A energia de ativação do processo de degradação térmica da quitosana impregnada no suporte foi determinada por meio do método de cinética livre de Viazovkin e pelo método de Ozawa-Flay-Wall com os resultados indicando que o aumento da quitosana diminui em aproximadamente 10% a energia de ativação para sua degradação.

Síntese, caracterização e estudo cinético da degradação de quitosana impregnada em SBA-15

The recent interest in obtaining functionalized nanoporous materials for applications such as heterogeneous catalysts and adsorption of CO2 has increased today. In the latter application, the introduction of amino groups such as present in the chitosan (CS), in the nanoporous materials like SBA-15 to generate specific interactions with CO2 has gained importance. In this work were performed to hydrothermal synthesis of SBA-15 and subsequent impregnation of the CS in the support mesoporous by the method of the wet impregnation. The materials were characterized by TG/DTG, DSC, XRD, SEM, FTIR and adsorption / desorption of N2. The XRD showed that the ordered structure of the support SBA-15 was preserved after the impregnation and calculations have shown that the average pore diameter (Dp) and / or the average wall thickness (wt) have been changed due to introduction of the CS in the samples functionalized. The curves of TG and DSC data corroborates the XRD, indicating the presence of CS in the nanoporous structure of SBA-15, as well as micrographs of samples, which allowed the display state of aggregation of the material obtained. The characteristics of bands absorption in the region of the CS in the FTIR were identified and interpreted in the samples functionalized, confirming the further characterization. Measurements showed that the BET surface area decreases in the functionalized samples, indicating the successive incorporation of the polymer in the nanoporous support. The activation energy apparent (Ea) for the process of thermal degradation of CS in the impregnated support was determined by the methods of kinetic freedom Vyazovkin and Ozawa-Flynn-Wall with the results indicating that the sample functionalized CS/SBA-15 2,5 % was decrease of the Ea in their degradation of about 10% compared to 1,0 % CS/SBA-15 sample

Propriedades analíticas e eletroanalíticas de um silsesquioxano nanoestruturado organofuncionalizado

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Óxidos derivados de hidromagnesitas e hidrotalcitas modificadas como catalisadores heterogêneos na síntese de biodiesel etílico

Pós-graduação em Química - IBILCE

Preparação e caracterização de sílicas mesoporosas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Adsorção de íons metálicos em meio aquoso, etanólico e cetônico utilizando silsesquioxanos organofuncionalizados

Pós-graduação em Ciência dos Materiais - FEIS

(Bio)funcionalização de superfícies nanoestruturadas para eletrocatálise e desenvolvimento de biossensores eletroquímicos e óticos

Tese de doutoramento, Química (Química Física), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016

Estudio de las comunidades microbianas de embutidos fermentados ligeramente acidificados mediante técnicas moleculares. Estandarización, seguridad y mejora tecnológica.

Los embutidos fermentados ligeramente acidificados son un grupo de productos tradicionales mediterráneos, caracterizados por un pH superior a 5,3. Para un control eficiente de la seguridad microbiológica de los embutidos se necesitan técnicas rápidas para la identificación y recuento de los microorganismos patógenos a estudiar. En el presente trabajo, se desarrolló una técnica para la enumeración de L. monocytogenes que combinó el método del número más probable y la identificación mediante PCR específica. Para la detección de Salmonella spp. y L. monocytogenes se desarrolló un sistema de PCR-multiplex que permitió la identificación de ambos patógenos de forma simultánea en una sola reacción. El estudio de la calidad microbiológica de los embutidos fermentados ligeramente acidificados se completó con la caracterización de las comunidades microbianas más importantes en estos productos. Se identificaron a nivel de especie los aislados de bacterias del ácido láctico (BAL), de enterococos y de cocos gram-positivos catalasa-positivos (CGC+). Posteriormente se realizó una tipificación molecular de los mismos mediante RAPD y análisis del perfil plasmídico y se estudiaron las principales características de interés higiénico-sanitario y tecnológico de las cepas. Mediante PCR se identificó Lactobacillus sakei como la especie predominante (74%), seguida por Lactobacillus curvatus (21,2%). La actividad aminoácido-descarboxilasa se asoció a la especie L. curvatus (el 66% de los aislados presentaron esta actividad). La identificación de los enterococos se realizó mediante PCR-multiplex y por secuenciación del gen sodA. Enterococcus faecium fue la especie de enterococos predominante (51,9%) seguida por Enterococcus faecalis (14,2%). Todas las cepas de E. faecalis presentaron genes asociados a factores de virulencia. E. faecalis presentó mayor resistencia a antibióticos que el resto de las especies de enterococos estudiadas. Tan sólo una cepa de E. faecium presentó el genotipo vanA (que confiere resistencia de alto nivel a la vancomicina). La identificación de los aislados de CGC+ (mediante PCR específica y amplificación de la región intergénica 16S-23S ARNr) demostró que Staphylococcus xylosus es la especie predominante en los embutidos fermentados ligeramente acidificados (80,8%). La amina biógena más común en los CGC+ fue la feniletilamina, producida por un 10,8% de aislados. Un pequeño porcentaje de aislados fueron mecA+ (4,6%), presentando además resistencia a múltiples antibióticos. El potencial enterotoxigénico de las cepas de CGC+ fue muy reducido (3,3% de los aislados), detectándose únicamente el gen entC. El estudio pormenorizado de las comunidades bacterianas de interés permitió la selección de 2 cepas de L. sakei y 2 cepas de S. xylosus con características tecnológicas e higiénico-sanitarias óptimas. Para evaluar su efectividad como cultivos iniciadores se elaboraron dos tipos de embutidos ligeramente ácidos, chorizo y fuet, inoculados con microorganismos patógenos (Salmonella spp., L. monocytogenes y S. aureus). El uso de cultivos iniciadores permitió el control de L. monocytogenes, Enterobacteriaceae y Enterococcus así como del contenido en aminas biógenas. Los recuentos de Salmonella spp. disminuyeron de forma significante durante la maduración de los embutidos, independientemente del uso de cultivos iniciadores. El uso del tratamiento de alta presión (400 MPa) en los embutidos madurados consiguió la ausencia de Salmonella spp. en los lotes tratados.

Detecção de bactérias no ar em ambiente hospitalar com recurso a técnicas moleculares

A Qualidade do Ar Interior (QAI) revela-se de grande importância no ambiente hospitalar devido à disseminação aérea de bactérias potenciar as infecções nosocomiais. Os estudos nesta temática são raros em Portugal e inexistentes na Madeira. Este trabalho tem como objectivos identificar com elevada precisão a flora bacteriana aerosolizada no Hospital Dr. João de Almada (HJA) utilizando técnicas moleculares, determinar a sua origem, disseminação e especificidades e analisar globalmente a QAI. O ar exterior e de 15 locais no interior do HJA foi amostrado em Abril de 2009. Foram medidas a temperatura, humidade e concentração de CO2 e NO2 e quantificadas as bactérias e fungos no ar. Utilizaram-se testes bioquímicos e técnicas moleculares para caracterização e identificação de bactérias e foram comparadas comunidades bacterianas. A biodiversidade bacteriana no ar interior do HJA é dominada pelo género Staphylococcus (68%), sendo as espécies mais frequentes S. cohnii urealyticus, S. haemolyticus, S. capitis ou S. caprae e Micrococcus luteus. A maioria das espécies encontradas é comum em ambiente hospitalar e na flora comensal humana. As Staphylococcus spp. detectadas são consideradas patogénicas oportunistas envolvidas em infecções nosocomiais. A QAI é conforme com a legislação na maioria dos locais, havendo microorganismos em excesso em 12 das 72 amostras. O excesso de fungos relacionou-se com eventos de bruma no exterior e o excesso de bactérias correlacionou-se com a actividade humana e foi potenciado pela fraca ventilação e a presença ou manipulação de materiais contaminados. O ar exterior tem boa qualidade para ventilação do HJA, excepto durante eventos de bruma. As comunidades bacterianas aerosolizadas têm maior similaridade entre locais do mesmo tipo, sendo os ocupantes o principal foco de contaminação. São propostas medidas correctivas como o aumento da ventilação dos locais com elevada actividade humana e cuidados na manipulação de roupa suja e resíduos.