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Master's Dissertation
DOI
Document
Author
Full name
Davi Homem de Mello Castanho
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Fungaro, Denise Alves (President)
Felippe, Monica Tais Siqueira D'Amelio
Fornaro, Adalgiza
Title in Portuguese
Desenvolvimento de material zeolítico de alta pureza a partir de cinzas de carvão para aplicação na captura de dióxido de carbono
Keywords in Portuguese
adsorvente
dióxido de carbono
síntese em duas etapas
zeólita
Abstract in Portuguese
Atualmente o mundo vem passando por algumas mudanças climáticas, sendo que um dos fatores que contribuem para essas mudanças é o aumento da emissão de gases de efeito estufa, principalmente o CO2. Uma das fontes de CO2 é a queima de combustíveis fósseis. A combustão do carvão para produção de energia, além de emitir gases de efeito estufa, gera uma grande quantidade de cinzas. A utilização das cinzas de carvão para síntese de zeólitas de alta pureza e utilização dessas zeólitas para a adsorção do CO2 pode ser uma estratégia interessante para mitigar a problemática da gestão de resíduos e da emissão de gases. O objetivo deste trabalho foi sintetizar e caracterizar zeólitas tipo Na-A de elevada pureza a partir de cinzas de carvão e avaliar sua aplicação como material adsorvente de CO2. As amostras de três tipos de cinzas de carvão (cinzas manga, cinzas ciclone e cinzas pesadas) foram coletadas na usina termelétrica de Figueira-PR. O tempo total do processo de síntese pelo método de duas etapas foi otimizado. As seguintes características dos produtos de síntese foram determinadas: composição mineralógica, composição química, morfologia, grupos funcionais e capacidade de troca iônica. Os produtos de síntese apresentaram relação SiO2/Al2O3 de 1,2 e uma relação de aproximadamente 80% de zeólita do tipo Na-A. As zeólitas foram usadas como material adsorvente de gás carbônico apresentando capacidade de adsorção entre 492 a 655 mg/g. A maior capacidade de adsorção foi obtida com a zeólita sintetizada a partir das cinzas pesadas. As zeólitas saturadas mostraram-se estáveis em temperatura ambiente e a dessorção do CO2 ocorreu entre 140-150 °C.
Title in English
Development of zeolite material of high purity from coal ash for application in the capture of carbon dioxide
Keywords in English
adsorbent
carbon dioxide
two step synthesis
zeolite
Abstract in English
Currently the world is undergoing some climate change, one of the factors that contribute to these changes is the increase in greenhouse gas emissions, especially CO2. One of the sources of CO2 is the burning of fossil fuels. The combustion of mineral coal for energy production, in addition to emitting greenhouse gases, generates a large amount of ash. The use of coal ash for the synthesis of zeolites and the use of these zeolites for the adsorption of CO2 can be an interesting strategy to mitigate the problems of waste management and the emission of gases. The objective of this work was to synthesize and characterize high purity Na-A zeolite from coal ash and evaluate its application as a CO2 adsorbing material. Samples of three types of coal ash (fly ash, cyclone ashes and heavy ash) were collected at the Figueira-PR thermoelectric plant. The total time of the synthesis process by the two-step method was optimized. The following characteristics of the synthesis products were determined: mineralogical composition, chemical composition, morphology, functional groups and ion exchange capacity. The products synthesized presented a SiO2 / Al2O3 ratio of 1,2 and approximately 80% Na-A zeolite content. Zeolites were used as adsorbent material of CO2 having adsorption capacity between 492 and 655 mg / g. The higher adsorption capacity was obtained with the zeolite synthesized from the heavy ashes. The saturated zeolites were stable at room temperature and CO2 desorption occurred between 140-150 °C.
 
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Publishing Date
2019-07-04
 
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