ÁREA: Química Inorgânica
TÍTULO: CINZA DE CASCA DE ARROZ IMPREGNADA COM PENTÓXIDO DE NIÓBIO NA REMOÇÃO DE TIOFENO
AUTORES: Pereira, J.L.A.S. (UFAM) ; Cavalcanti, R.M. (UFAM) ; Braga, V.S. (UFBA) ; Barros, I.C.L. (UFAM)
RESUMO: Nesse estudo foram preparados adsorventes à base de cinza de casca de arroz (CCA)
contendo pentóxido de nióbio. As propriedades adsorventes da CCA modificada com 5
% m/m de Nb2O5 foram avaliadas na adsorção de tiofeno em iso-octano, sendo
evidenciado que o aumento da temperatura, de 301 K para 353 K, provoca um aumento
significativo na quantidade de S adsorvido (mais que 100 %), alcançando 32,9 mg g-
1, demonstrando, portanto, a ocorrência de um evento endotérmico.
PALAVRAS CHAVES: CCA; tiofeno; adsorção
INTRODUÇÃO: Define-se dessulfurização como a retirada de enxofre das frações obtidas na
destilação do petróleo. Para esse processo, a hidrodessulfurização (HDS) é o
método mais utilizado industrialmente, apesar disso, os compostos derivados de
tiofeno são difíceis de serem removidos (BABICH e MOULIJN, 2003). Isso se deve
ao fato do enxofre estar incorporado ao anel aromático, tornando a clivagem da
ligação C–S impraticável (PAWELEC et al., 2011). Nesse sentido, a
dessulfurização por adsorção, com adsorventes modificados e seletivos, pode
atuar como um processo alternativo promissor, desde que opera sob condições mais
brandas e sem a necessidade de reagir as moléculas sulfuradas comparado a HDS,
além de não comprometer a qualidade dos combustíveis e ainda promover a redução
do custo final da operação (SHAFI e HUTCHINGS, 2000; VALVERDE JR. et al., 2008).
O presente trabalho desenvolveu um adsorvente a base de cinza de casca de arroz
(CCA) suportado com pentóxido de nióbio para remoção de tiofeno de um
combustível modelo. Estudo de Barros et al. com adsorventes preparados a partir
da zeólita ZSM-5 suportada com 5 % m/m de pentóxido de nióbio (Nb2O5) mostrou
que a presença do óxido potencializa as características de adsorção para
compostos derivados de tiofeno em combustível líquidos (BARROS et al., 2007).
Dessa forma, este trabalho tem enfoque na investigação da adsorção de tiofeno em
adsorvente à base de CCA, em diferentes temperaturas e tempo com fins de simular
quais as melhores condições de operação para a remoção de tiofeno em meio
orgânico.
MATERIAL E MÉTODOS: Reagentes Utilizados
Para preparação do sistema adsorvente foram utilizados o complexo oxalato
amoniacal de nióbio (NH4[NbO(C2O4)2(H2O)2](H2O)n) – PCOANb, fornecido pela
Companhia Brasileira de Metalurgia de Mineração (CBMM), e a Cinza de Casca de
Arroz (CCA) doado pela UFBA. Foi preparada uma solução de iso-octano (Dinâmica,
grau UV/HPLC) e tiofeno (Sigma-Aldrich, pureza ≥ 99%) a fim de simular um
combustível líquido.
Preparação do adsorvente e combustível modelo
O adsorvente CCA suportado com Nb2O5 foi preparado por impregnação incipiente
utilizando como precursor de nióbio o PCOANb. O sistema contendo o adsorventes
Nb(5)CCA (x = 5 % m/m de Nb2O5) foi seco a 120 °C/2 h, macerado e tratado
termicamente a 300 °C/6 h utilizando um forno mufla modelo EDG3P-S com atmosfera
estática de ar e rampa de aquecimento de 10 °C min-1. Já o combustível modelo
foi preparado a partir da diluição de tiofeno em iso-octano em concentrações
próximas a 645 mg L-1 de S.
Procedimento de adsorção de tiofeno
Os ensaios para o efeito da temperatura e tempo na adsorção de tiofeno foram
realizados mantendo a quantidade de adsorvente em 10 g L-1, utilizando o
adsorvente Nb(5)CCA e variado o tempo e a temperatura de 10 a 240 min e de 301 a
353 K, respectivamente.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na figura 1 pode ser observado que o adsorvente obteve seu tempo de saturação ou
tempo de equilíbrio (te) de adsorção próximo de 100 minutos, sendo que a
quantidade de S adsorvida (sob a forma de tiofeno) no equilíbrio (qe) pelo
sólido foi de aproximadamente 32,19 mg g-1, para a curva de 353 K. Na
temperatura de 333 K tanto o te quanto o qe reduzem para 30 min e 17,87 mg g-1,
respectivamente. Já a 301 K, entretanto, o te aumenta para 50 min, enquanto que
o qe continua a tendência de redução e passa para 14,82 mg g-1. Ou seja, o
aumento da temperatura, de 301 K para 353 K, provoca um aumento significativo na
quantidade de S adsorvido (~115 %). Demonstrando que a temperatura exerce um
efeito relevante na capacidade de adsorção desses materiais adsorventes, e
indicando a ocorrência de um evento endotérmico. Estes processos de adsorção de
natureza endotérmica, em sua maioria, são controlados por difusão (difusão
intra-partícula ou difusão por transporte de poro) ou por quimissorção (MANE et
al., 2007).
Figura 1
Adsorção de S (sob a forma de tiofeno) em CCA com 5
% de Nb2O5 (Nb(5)CCA) em diferentes tempos e
temperaturas de 301, 333 e 353 K.
CONCLUSÕES: A cinza de casca de arroz modificada com pentóxido de nióbio apresentou-se como um
adsorvente promissor na remoção do tiofeno em iso-octano. Dentre as condições
experimentais analisadas, foi obtido uma quantidade adsorvida de 32,19 mg de S por
g de adsorvente a 353 K, representando, portanto, um aumento de mais de 100 % na
remoção de S quando a temperatura aumenta de 301 para 353 K.
AGRADECIMENTOS: Ao CNPq e FAPEAM pelo apoio financeiro. A CBMM pela doação do composto de nióbio.
Ao Laboratório de Catálise – LabCat/UnB.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BABICH, I. V.; MOULIJN, J. A. 2003. Science and technology of novel processes for deep desulfurization of oil refinery streams: a review. Fuel, 82: 607-631.
BARROS, I. C. L.; SILVA, C. C.; BRAGA, V. S.; BORGES, L. D.; ARAÚJO, D. R.; DIAS, S. C. L.; DIAS, J. A. 2007. Influência da nióbia em catalisadores Nb(x)ZSM-5 e aplicação na adsorção de tiofeno. XV Congresso Argentino de Catálisis/4to Congresso de Catálisis del Mercosur. La Plata, Argentina.
MANE, V. S.; MALL, I. D.; SRIVASTAVA, V. C. 2007. Kinetic and equilibrium isotherm studies for the adsorptive removal of Brilliant Green dye from aqueous solution by rice husk ash. Journal of Environmental Management, 84: 390-400.
PAWELEC, B.; NAVARRO, R. M.; CAMPOS-MARTIN, J. M.; FIERRO, J. L. G. 2011. Towards near zero-sulfur liquid fuels: a perspective review. Catalysis Science & Technology, 1: 23-42.
SHAFI, R.; HUTCHINGS, G. J. 2000. Hydrodesulfurization of hindered dibenzothiophenes: an overview. Catalysis Today, 59: 423-442.
VALVERDE JR., I. M.; PAULINO, J. F.; AFONSO, J. C. 2008. Rota hidrometalúrgica de recuperação de molibdênio, cobalto, níquel e alumínio de catalisadores gastos de hidrotratamento em meio ácido. Química Nova, 31: 680-687.
