Efecto de los campos magnéticos en la solidificación de fluidos orgánicos

La aplicación de los campos magnéticos al acondicionamiento de fluidos, fundamentalmente agua o hidrocarburos, se ha difundido en occidente en los últimos años. Existen en la actualidad diversos dispositivos disponibles comercialmente para eliminar depósitos de sales en aguas de duras, o atenuar la deposición de parafinas en los procesos de extracción y conducción de crudo de petróleo, y de algunos de sus derivados tales como los aceites minerales, el gas-oil, etc. Es reciente la publicación de estudios científicos que reportan los efectos de campos magnéticos intensos sobre las propiedades de precipitación de carbonatos. En los hidrocarburos, por otro lado, se ha informado la prolongación de los períodos de bombeo sin interrupción por taponamiento gracias a la presencia de dispositivos que inducen campos magnéticos en el interior de las tuberías. Sin embargo no se dispone hasta el momento de explicaciones científicas del fenómeno que permitan predecir y cuantificar los efectos descriptos. Por otro lado el diseño racional de dispositivos de tratamiento magnético requiere del cálculo de propiedades de equilibrio relevantes, tales como por ejemplo las temperaturas de formación de sólidos. En este contexto el abordaje termodinámico del problema implica un paso esencial en la conformación de un marco fundamental para su análisis, cuantificación y delimitación. La etapa de investigación que se pretende abarcar en el desarrollo del presente proyecto se focalizará en el análisis termodinámico del equilibrio sólido/líquido de sistemas orgánicos multicomponentes, en presencia de campos magnéticos estacionarios. Objetivo general * Contribuir a la interpretación del origen de los efectos de los campos magnéticos en el equilibrio sólido/líquido de sustancias orgánicas. Objetivos específicos * Elaboración de un modelo termodinámico para descripción del equilibrio sólido/líquido de mezclas multicomponentes parafinas/solventes, en presencia de campos magnéticos estacionarios. * Aplicación del modelo a sistemas hidrocarburo/parafinas.

Electromagnetismo en medios materiales con monopolos magnéticos

Els monopols es defineixen, teòricament, com càrregues que generen camps amb divergència diferent de cero. Malgrat això, les entitats amb comportament mimètic al dels monopols magnètics, segueix sent compatible amb ∇·B=0, han estat detectades experimentalment en gels d’espín (‘spin-ices’). Aquesta aparent contradicció pot generar confusió i, per tant, requereix explicació. D’altra banda, s’estudien propietats duals del materials amb càrregues magnètiques efectives tals com la ‘magnetricity’ en els ‘spinices’ (conductivitat de les càrregues magnètiques davant un camp magnètic extern). Com una conseqüència de la magnetricitat, l’apantallament del camp magnètic en materials amb càrregues magnètiques és analitzat. Estudio la propagació d’ones electromagnètiques transversals en medis materials infinits i en plasmes magnètics diluïts davant la presència de camps elèctrics externs constants. Aquesta propagació és dual a la propagació d’ones en plasmes de càrregues elèctriques davant la presència de camps magnètics externs, constants. Finalment, estudio el frenat elèctric d’un conductor de càrregues magnètiques amb un efecte dual al frenat magnètic en conductors elèctrics.

Estudo do Uso de Hidrotalcites de Mg-Al como Catalisadores Heterogéneos para Produção de Biodiesel

A transesterificação de óleos vegetais ou gorduras animais com um álcool de baixo peso molecular é o principal processo utilizado na produção de biodiesel. Actualmente os processos industriais utilizam catalisadores homogéneos para acelerar a reacção. No entanto a utilização de catalisadores heterogéneos, no processo de transesterificação, tem sido sugerido por vários investigadores pois, são amigos do ambiente e podem ser regenerados e reutilizados portanto possibilitam a utilização de processos contínuos. Neste contexto, a utilização de hidrotalcites Mg-Al, como catalisadores heterogéneos para produção de biodiesel foi investigada neste trabalho experimental. As hidrotalcites com diferentes razões molares Mg/Al (Mg/Al=1, 2, 3 e 4) foram preparadas pelo método de co-precipitação. As diversas matrizes catalíticas obtidas, calcinadas a diferentes temperaturas, foram caracterizadas por difracção de raios X (DRX), análise térmica (TG-DSC), espectroscopia de infravermelhos (MIR), microscopia electrónica de varrimento (SEM) e isotérmicas de adsorção com azoto (BET). Estes catalisadores foram testados na metanólise de óleos vegetais para produzir biodiesel. As hidrotalcites Mg/Al=2, HT2A e HT2B (preparada com metade da quantidade de NaOH) calcinadas a 507 ºC e 700 ºC, respectivamente, foram as que apresentaram melhores resultados ao catalisar a reacção com um rendimento em éster superior a 97%, utilizando 2.5% da massa de catalisador, em relação à massa do óleo, razão molar metanol/óleo igual a 12, temperatura reaccional de 65 ºC durante 4h. Foi também investigada a reutilização do catalisador e o efeito da temperatura de calcinação. Constatou-se que o catalisador hidrotalcite HT2B apresentou melhor comportamento catalítico pois permitiu catalisar a reacção de transesterificação até três ciclos reaccionais, convertendo em ésteres 97%, 92% e 34% no primeiro, segundo e terceiro ciclos reaccionais, respectivamente. A análise de, algumas propriedades do biodiesel obtido como, o índice de acidez, a viscosidade e o índice de iodo mostraram que os resultados obtidos estão dentro dos valores limite recomendados pela norma EN 14214. Em anexo apresenta-se uma comunicação à First International Conference on Materials for Energy, Karlsruhe, 2010.

Modelação cinética da conversão do furfural utilizando catalisadores multifuncionais

A utilização da biomassa como fonte de matéria-prima renovável para a obtenção de biocombustíveis e produtos de consumo pode reduzir os riscos geopolíticos e de segurança energética. As hemiceluloses – um dos principais componentes da biomassa vegetal - são convertidas industrialmente em furfural (Fur) que tem uma vasta gama de aplicações, sendo, por isso, considerado um dos compostos químicos renováveis de base mais importantes para biorefinarias. Este trabalho está relacionado com a valorização química do Fur, inserindo-se no conceito da Biorefinaria e nos objetivos de investigação do laboratório associado CICECO. Foi investigada a conversão catalítica do Fur em determinados bio-produtos de interesse para diversos setores da indústria química. Em particular, alquilfurfuril éteres, ésteres alquil-4-oxopentanoato, 5-metil-2-furanonas, ácido levulínico e gama-valerolactona são importantes para a produção de bio-aditivos para combustíveis, bio-polímeros, agroquímicos, aromas e fragrâncias, solventes, etc. A conversão do Fur nos bio-produtos envolve mecanismos reacionais complexos e requer o uso de catalisadores ácidos e de redução. A realização das múltiplas etapas num único reator é importante em termos de intensificação de processos. Neste trabalho, investigou-se a conversão do Fur em bio-produtos, num reator descontínuo fechado, a 120 ºC, utilizando catalisadores multifuncionais nanocristalinos do tipo zeólito beta contendo centros ativos de zircónio (Zr) e alumínio (Al). Com base numa revisão bibliográfica, propuseram-se dois modelos cinéticos pseudo-homogéneos para a conversão do Fur. Os modelos foram testados por ajuste das equações diferenciais ordinárias, representativas dos balanços às espécies reativas num reator descontínuo isotérmico, aos resultados experimentais de concentração versus tempo do Fur e cada um dos bio-produtos. Os estudos cinéticos foram combinados com os de caracterização dos catalisadores no estudo da influência das propriedades dos materiais nos diferentes passos do mecanismo global. Os centros ácidos de Al e Zr promoveram as reações ácidas e os de Zr eram essenciais para os passos de redução. No geral, as constantes cinéticas aparentes relativas às reações ácidas desejadas aumentaram com a razão Al/Zr dos catalisadores, e as dos passos de redução aumentaram com a diminuição da razão Si/Zr. O aumento da razão Al/Zr simultaneamente promoveu as reações indesejadas, diminuindo o rendimento total dos bio-produtos.

Magnesioferrita e caminho pedogenético de transformação de óxidos de ferro magnéticos em dois perfis de solo derivados de tufito da região do Alto Paranaíba (MG)

Solos magnéticos derivados de tufito da região do Alto Paranaíba (MG) têm mineralogia bastante variável, mas são relativamente ricos em óxidos de Fe isoestruturais ao espinélio, mais especificamente: (Ti, Mg)-magnetita e (Ti, Mg)-maghemita. No presente trabalho, foram estudados os concentrados magnéticos (magnetização de saturação, 34,4 < sigma/J T-1 kg-1 < 43,7) da fração areia de pedomateriais de um Brunizém (Chernossolo) (amostras AP31CR; AP31B e AP31A) e de um Chernossolo Léptico (AP33CR e AP33A) derivados de tufito, coletados no município de Patos de Minas (MG). Foram identificadas, por difratometria de raios X (método do pó) e espectroscopia Mössbauer do 57Fe, a 298 K e a 110 K, maghemita (gamaFe2O3) e hematita (alfaFe2O3) e uma inédita magnesioferrita (fórmula ideal, MgFe2O4), inédita em solos do Brasil, nas frações minerais desses materiais magnéticos. Observou-se, também, que as proporções ponderais e os tamanhos de partículas dos óxidos de Fe variam progressivamente ao longo dos perfis estudados. Os diâmetros médios estimados dos cristalitos de magnesioferrita variam progressivamente, em cada perfil: 27 nm (concentrado magnético da amostra AP31CR); 25 nm (AP31B); 23 nm (AP31A); 48 nm (AP33CR) e 32 nm (AP33A). A proporção de Al isomorficamente substituinte na hematita aumenta sistematicamente de 5 a 13 mol %, da base para o topo do perfil AP31, e tende a se manter constante, em torno de 9 mol %, no perfil AP33. Propõe-se um modelo geral de transformação envolvendo somente óxidos de Fe, em que magnesioferrita é o precursor pedogenético da maghemita, até hematita, nesses pedossistemas: MgFe2O4 -> gFe2O3 -> aFe2O3.

Síntese de catalisadores Ziegler-Natta: algumas rotas e suas dificuldades

The Ziegler-Natta catalyst and the polymerization thereof are systems which require careful handling and special treatment of chemicals. In spite of the use of inert atmosphere and dry chemicals, some Ziegler-Natta systems may present low activities or even may deactivate because of unsuitable handling. Some features of the TiCl3 synthesis and its characterization when related to the presence of impurities are described. Evidences of poor handling of chemicals and/or laboratory devices while in synthesis of the catalyst are emphasized. The problems arising from butadiene polymerization and some relevant details in propylene polymerization are also presented with teaching objectives.

Recuperação de metais de catalisadores usados de hidrotratamento (NiMo E CoMo/AL2O3)

This work presents a detailed study of the leaching behavior of deactivated hydrotreating catalysts (CoMo, NiMo/Al2O3) in presence of oxalate and NH4+ ions in various media. The yield of metals recovery may be optimized by adjusting several experimental parameters (time, temperature, etc). Leaching is limited by physical factors (diffusional effects caused by coke) and by the existence of silicate/spinel-like species which are poorly soluble in leaching solutions. Coke may be eliminated by an oxidation step at temperatures between 300-400ºC. Above 400ºC, solubilization of Ni and Co is drastically reduced. 50-90% wt of sulphate species and 15-30% wt of phosphate ions are solubilized during leaching. Silicon (as SiO2) is not solubilized. The best Ni-Co-Mo recoveries are in the 70-90% wt range; Fe recovery may be quantitative, whereas Al leaching may be lower than 5% wt.

Ação promotora do berílio em catalisadores da síntese do estireno

The catalytic dehydrogenation of ethylbenzene in presence of steam is the main commercial route to produce styrene. The industrial catalysts are potassium- and chromia-doped hematite which show low surface areas leading to bad performance and short life. In order to develop catalysts with high areas, the effect of beryllium on the textural properties and on the catalytic performance of this iron oxide was studied. The influence of the amount of the dopant, the starting material and the calcination temperature were also studied. In sample preparations, iron and beryllium salts (nitrate or sulfate) were hydrolyzed with ammonia and then calcinated. The experiments followed a factorial design with two variables in two levels (Fe/Be= 3 and 7; calcination temperature= 500 and 700ºC). Solids without any dopant were also prepared. Samples were characterized by elemental analysis, infrared spectroscopy, surface area and porosity measurements, X-ray diffraction, DSC and TG. The catalysts were tested in a microreactor at 524ºC and 1 atm, by using a mole ratio of steam/ ethylbenzene=10. The selectivity was measured by monitoring styrene, benzene and toluene formation. It was found that the effect of beryllium on the characteristics of hematite and on its catalytic performance depends on the starting material and on the amount of dopant. Surface areas increased due to the dopant as well as the nature of the precursor; samples produced by beryllium sulfate showed higher areas. Beryllium-doped solids showed a higher catalytic activity when compared to pure hematite, but no significant influence of the anion of starting material was noted. It can be concluded that beryllium acts as both textural and structural promoter. Samples with Fe/Be= 3, heated at 500ºC, lead to the highest conversion and were the most selective. However, catalysts prepared from beryllium sulfate are the most promising to ethylbenzene dehydrogenation due to their high surface area which could lead to a longer life.

Atividade e seletividade de catalisadores a base de caulim modificado

Studies of the use of a soil from river Pardo basin located at the Ribeirão Preto region, were realized with the aim of preparing catalysts. A clay, high purity kaolin type, was obtained after purification followed by treatment with acid and then calcined. The activity and selectivity of the catalysts were determined using cycloexene as substrate. The majority of the catalysts obtained yield a conversion higher than 70%.

Caracterização de catalisadores Cu/CeO2/Al2O3 por redução a temperatura programada e atividade para oxidação de CO

The kinetic parameters for the CO oxidation reaction using copper/alumina-modified ceria as catalysts were determined. The catalysts with different concentrations of the metals were prepared using impregnation methods. In addition, the reduction-oxidation behaviour of the catalysts were investigated by temperature-programmed reduction. The activity results show that the mechanism for CO oxidation is bifunctional : oxygen is activated on the anionic vacancies of ceria surface, while carbon monoxide is adsorbed preferentially on the higher oxidation copper site. Therefore, the reaction occurs on the interfacial active centers. Temperatures-programmed Reduction patterns show a higher disperdion when cerium oxide is present.

A combustão catalítica do metano: estudo estatístico do efeito das variáveis de preparação e pré-tratamento de catalisadores de paládio suportado sobre a atividade catalítica

The catalytic combustion of methane on alumina supported palladium catalysts was studied. It has been reported that the activity of the catalyst increases with its time on line, despite of an increase of the palladium particle size. However, different preparation, pretreatment and testing conditions can be the reason for the observed different results. An experimental design, which allows to verify the influence of several parameters at the same time with a good statistical quality, was used. A Plackett-Burman design was selected for the screening of the variables which have an effect on the increase of the catalyst activity.

Estudo do efeito do cloreto em catalisadores de paládio usando a análise no infravermelho e de fotoelétrons excitados por raios x

Chloride poisoning is known as having an inhibitor effect in the activity of metal catalysis. In this work in situ infrared spectroscopy (FTIR) of adsorbed carbon monoxide and x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) were used to investigate the effect of chloride presence in the electronic metal density in the d subshell of palladium dispersed on alumina. The chloride poisoning effect was interpreted as an electronic effect since a weak back-bonded Pd-CO was formed due to the decrease in the electronic density of the d subshell of palladium, which could be also detected by the higher Pd 3d5/2 binding energy in the chloride presence. A similar poisoning effect was also observed for chloride free Pd/Al2O3 reduced at 500 ºC, and it was interpreted based on the interaction of metal with the alumina surface. The use of molybdena/alumina binary system as support, yield a contrary effect due to the metal-support interaction.

Química organometálica de superfície aplicada à preparação de catalisadores heterogêneos bem definidos

The study of the reactions of organometallic complexes with the surfaces of inorganic oxides, zeolites and metals constitutes the basis of Surface Organometallic Chemistry (SOMC). The basic rules of organometallic chemistry are often valid when applied to surfaces and well-defined surface organometallic complexes can be obtained. These complexes can be used as heterogeneous catalysts or, by controlled reactions, can be transformed in other species useful for a given catalytic reaction. In some cases, these catalysts exhibit higher activity and/or selectivity than their analogous molecular complexes.

Catalisadores Ni/Al2O3 promovidos com molibdênio para a reação de reforma a vapor de metano

Mo-promoted Ni/Al2O3 catalysts for the methane steam reforming reaction were studied in this work. The Ni/Al2O3 catalysts were prepared by precipitation and molibdenum was added by impregnation up to 2%wt. The solids were tested using a micro-reactor under two H2Ov/C conditions and were characterized by ICP-OES, XRD, N2 adsoption, H2 chemisorption and TPR. NiO and NiAl2O4 phases were observed and the metallic area decreased with the increase of the Mo content. From the catalytic tests high stability was verified for H2Ov/C=4.0. On the other hand, only the catalyst containing 0,05% Mo stayed stable during 30 hours of the test at H2Ov/C=2.0.

Impacto dos catalisadores automotivos no controle da qualidade do ar

Advanced industrialized nations have experienced severe pollution problems over the past forty years, caused mainly by carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxide emissions from automobiles. Catalyst technology has played a major part in minimizing these emissions as required by even more restrictive laws. The catalyst has been optimized over the years to meet the requirements of high activity and long life. The oxidation of hydrocarbon and carbon monoxide are in advanced development stage while that of NOx catalysts is far less advanced. In the future, catalyst technology is expected to contribute to overcome the challenges to get a cleaner air.