ESTUDO DO PROCESSO ADSORTIVO DO 1-BUTANOL E ÁCIDO ACRÍLICO NO CATALISADOR SÓLIDO ÁCIDO DODECAFOSFOTÚNGUISTICO SUPORTADO EM SÍLICA (HPW/SiO2)

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Físico-Química

Autores

Lomanto Couto, A. (UESB) ; Moreira Araújo, D. (UESB) ; Rodrigues Farias, R. (UFBA) ; Augusto Martins Cardoso, L. (UESB) ; Matos Oliveira Neto, N. (UESB)

Resumo

Investigou-se por meio deste trabalho o processo de adsorção dos reagentes 1- butanol e ácido acrílico na superfície catalítica do ácido dodecafosfotúngstico (HPW\SiO2) suportado em sílica na presença dos solvente orgânicos tolueno e diclorometano. Constatou-se que a adsorção do 1-butanol foi mais rápida no solvente tolueno do que no solvente diclorometano, porém os resultados com a adsorção do ácido acrílico verificou-se que a adsorção foi ainda mais rápida, indicando possivelmente uma maior atividade em termos de competição por sítios ácidos do HPW. A cinética de adsorção apontou dados interessantes, visto que a presença de ácido no meio reacional interferiu diretamente na adsorção do 1- butanol na superfície catalítica.

Palavras chaves

Processo de adsorção; solventes orgânicos; superfície catalítica

Introdução

Dentro das etapas da catálise heterogênea a adsorção é considerada uma etapa primordial, pois através desta ocorre a formação de espécies reativas na superfície do catalisador gerando assim caminhos de menor barreira de ativação (Guelfi, 2007). Com base nisso, muitos pesquisadores tem empregado heteropoliácidos (HPAs), como o ácido dodecafostúngstico, em processos de transformação química visto que tais ácidos são estáveis e ambientalmente limpos, agindo em substratos orgânicos diversos, além de substituir ácidos inorgânicos como por exemplo o ácido sulfúrico e até mesmo haletos tais como AlCl3, ZnCl2 e BF3, os quais são tóxicos (Santos et al., 2010). Muitos são os estudos voltados para o processo adsorção, contudo, são pesquisas que visam alternativas mais eficientes no tratamento de contaminantes como corantes têxteis e metais em solos e efluentes. A maioria destes trabalhos utiliza como adsorvente carvão ativado, resinas de troca iônica, sais orgânicos dentre outros sólidos. No âmbito da catálise, não são muito comuns pesquisas sobre a adsorção em Heteropoliácidos.

Material e métodos

Para a obtenção dos perfis de adsorção dos reagentes adicionou-se 20,00 mL de tolueno em balões de fundo redondo (vidro Pyrex) de 125 mL adicionou-se aos mesmos balões volumes variando de 6 a 200 µL de 1-butanol e de isooctano como padrão interno. Em seguida a solução foi colocada sob agitação magnética à temperatura ambiente. Ao longo de 4 horas foram coletadas alíquotas de 2,0 µL e injetadas no cromatógrafo a gás (CG-Varian 3800, coluna capilar DB - 5). Repetiu-se todo esse procedimento substituindo-se tolueno por diclorometano. Procedimento semelhante foi adotado para estimar a adsorção do ácido acrílico, contudo sendo avaliado apenas na presença do solvente diclorometano. Para avaliar-se a cinética da adsorção do 1-butanol adicionou-se 20,00 mL de tolueno em um balão de fundo redondo (vidro Pyrex) de 125 mL. No mesmo recipiente adicionou-se 100 µL de 1-butanol e de iso octano. Ao longo de 1 hora foram coletadas e analisadas no CG sob as mesmas condições dos itens anteriores. O procedimento foi repetido adicionando-se ácido acrílico ao 1-butano e isooctano.

Resultado e discussão

Na Figura 1 observam-se os perfis de adsorção do 1-butanol em diclorometano e tolueno e do ácido acrílico em diclorometano. Ao comparar os perfis de adsorção somente com o do 1-butanol, nota-se a princípio que no tolueno, que é um solvente apolar, a adsorção do 1-butanol foi maior do que em diclorometano, que é um solvente levemente polar. Além disso, durante os testes no processo de determinação dos parâmetros analíticos quando o 1- butanol esteve na presença do solvente apolar tolueno os resultados foram mais precisos do que os do 1-butanol na presença do solvente polar diclorometano, indicando seguramente que o solvente tem papel importante na dinâmica de adsorção e consequentemente no processo catalítico desses sistemas heterogêneos. Já ao comparar os perfis de adsorção do 1-butanol com o perfil de adsorção do ácido acrílico em diclorometano vê-se claramente que a adsorção do ácido acrílico foi maior. A Figura 2 apresenta os perfis cinéticos de adsorção do 1- butanol na presença de tolueno como solvente, e do 1-butanol numa mistura equimolar com ácido acrílico, também na presença de tolueno como solvente. Observou-se que o processo adsortivo acontece de uma forma muito rápida. Nota-se que possivelmente no primeiro minuto de reação o equilíbrio de adsorção é atingido. Estimou-se assim uma taxa de adsorção para os dois processos, verificando-se que foram adsorvidos 627,5 mg/min de 1-butanol na superfície do catalisador ao se analisar o sistema com ausência de ácido acrílico. Quando ácido acrílico foi adicionado ao sistema a taxa de adsorção de 1-butanol diminuiu para cerca de 461,75 mg/min de reagente adsorvido no catalisador. Indicando que houve competição pelos sítios ativos do catalisador e que o ácido acrílico interferiu diretamente na adsorção do 1-butanol.

Perfil de adsorção do 1-butanol e ácido acrílico no ácido dodecafosfotúngstico HPW/SiO2 30%, na presença de tolueno e diclorometano como solventes.


Perfil cinético da adsorção do 1-butanol com e sem ácido acrílico no meio reacional.

Conclusões

O processo de adsorção dos reagentes estudados na superfície catalítica do ácido dodecafosfotúngstico, HPW\SiO2, constatou-se que a adsorção do 1-butanol foi mais rápida no solvente apolar do que no solvente polar. Foi constatado também que ao se comparar os dois reagentes verificou-se que a adsorção do ácido acrílico foi ainda mais rápida, indicando possivelmente uma maior atividade em termos de competição por sítios ácidos do HPW. A cinética de adsorção deu indicativos de que a presença de ácido no meio reacional interferiu diretamente na adsorção do 1- butanol na superfície catalítica.

Agradecimentos

UESB, CNPq, CAPES

Referências

FÁVERE, V. T. ; SPINELLI, V. A. ; LARANJEIRA, M. C. M.; KIMURA, I., Y.; Cinética e Equilíbrio de Adsorção dos Oxiânions Cr (VI), Mo (VI) e Se (VI) pelo Sal de Amônio Quaternário de Quitosana; Polímeros; Brasil; v. 15; No.3; p. 218-223; 2005.

GUELFI, L. R.; Estudo de Adsorção Para Purificação e Separação de Misturas na Indústria Petrolífera; Monografia; Universidade Federal do Paraná; Agência Nacional de Petróleo; 2007.

SANTOS, G. L. G.; SILVA, C. S. ; CARDOSO, L. A. M.; Acilação de Friedel-Crafts do 2-metoxinaftaleno usando o ácido dodecafosfotúngstico suportado em sílica (HPW/SiO2) como catalisador e acetonitrila como solvente. Química Nova (Impresso), v. 33, p. 57-64, 2010.