Geopolymer/zeolite composite from fly ash

Autores

Palavras-chave:

Geopolymers, Zeolites, Fly ash

Resumo

Steel mills generate a high volume of solid waste in their production chain. A large thermoelectric plant produces around 1 million tons of waste per year, with reuse rates usually very low, which generates strong environmental impacts. One of these residues is fly ash, which is obtained from the burning of coal. The use of this type of material in the synthesis of compounds can represent an alternative that offers significant economic and environmental benefits. The conversion of these residues into materials such as geopolymers and zeolites, known for their adsorptive capacities, has proven to be a viable recycling route. This is due to the fact that fly ash has high levels of silica and alumina, which are fundamental components of both geopolymers and zeolites. This work aims to produce composites of geopolymer with zeolites, in the form of cartridges, using fly ash as the
primary source of Si and Al. First, zeolite Y was synthesized via hydrothermal route employing colloidal silica (LUDOX 40) and sodium aluminate as Si and Al sources, respectively, and sodium hydroxide solution. Next, the obtained zeolite was added the geopolymer reaction mixture, which was prepared by mixing fly ash with kaolin, the latter as a supplementary source of alumina
and silica, and NaOH solution as the mineralizing agent, and the transferring of the reaction mixture to cylindrical PTFE molds (30 mm base × 50 mm height) for subsequent hydrothermal treatment, giving rise to cylindrical monoliths with good mechanical stability. The resulting material was characterized by a set of techniques including X-ray diffraction, infrared absorption spectroscopy (FTIR), and scanning electron microscopy (SEM). X-ray analyses showed the presence of the zeolite Y, that was added during the preparation of the composite, and the appearance of other zeolitic phases, mainly sodalite, accompanied by an amorphous structure, which is expected for a geopolymer. This dual nature of the geopolymer, as well as the presence of the added zeolite Y, is highlighted in the images obtained by SEM and complemented by FTIR. These preliminary results suggest that the use of low-cost materials can be used to prepare porous materials with potential to be applied as efficient adsorbents for multipurpose uses.

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Biografia do Autor

  • Thaiamis do Nascimento Lopes, UFC

    Graduanda em química pela Universidade Federal do Ceará, atuou como bolsista de iniciação acadêmica, atualmente é bolsista em um projeto colaborativo entre dois laboratórios de pesquisa: o Laboratório de materiais nanoestruturados e o Laboratório de análise de traços. Nesse projeto, nossa equipe está focada na síntese de materiais a partir de matérias primas de baixo custo para a adsorção de metais pesados em água poluída. Além disso, no Laboratório de análise em traços, realizamos análises avançadas utilizando equipamentos de espectrometria de absorção atômica

  • Adonay Rodrigues Loiola, UFC

    Bacharel em Química (UFC, 2004), mestre em Química Inorgânica (UFC, 2006), doutor em Química (UFC, 2009, com estágio sanduíche na Universidade de Manchester, Prof. Michael W. Anderson). No período de 2023-2024 foi pesquisador visitante (pós-doutorado) no Laboratório de Peneiras Moleculares da UFRN (Profa. Sibele B. C. Pergher). Professor da UFC desde 2013, coordenador do Laboratório de Materiais nanoestruturados e pesquisador dos programas de pós-graduação em Química e de Engenharia e Ciências de Materiais, onde orienta projetos de mestrado e doutorado. Atua nas linhas de pesquisa que envolvem 1) síntese e caracterização materiais nanoporosos voltados para aplicações de caráter ambiental, 2) imobilização de enzimas para otimização de processos catalíticos e 3) síntese e caracterização de nanopartículas cristalinas. É coautor de 28 artigos científicos. Realizou missões de trabalho de pesquisa na Universidade de St Andrews, Escócia (2019) e Universidade Tecnológica de Braunschweig, Alemanha (2020). É membro da Sociedade Real de Química-RSC (Royal Society of Chemistry), Sociedade Brasileira de Catálise e da Sociedade Brasileira de Química-SBQ, nesta última tendo exercido o cargo de secretário da regional (SBQ-CE) em dois mandatos 2018-2022.

  • Ronaldo Ferreira do Nascimento, UFC

    Graduated in Industrial Chemistry from the Federal University of Maranhão (UFMA, 1991), PhD in Analytical Chemistry at the University of São Paulo (USP, 1997), Institute of Chemistry of São Carlos (IQSC). He is currently a full professor at the Federal University of Ceará (UFC). He has published articles (186) in scientific journals, book chapters (20) and books (09). He has experience in the field of Analytical Chemistry, reflecting on the Development of Chromatographic Methods (analysis of pesticide residues in water and food); Environmental Chemistry (trace analysis); Adsorption (removal of pollutants from aqueous effluents using natural adsorbents); Advanced Oxidative Processes (water and effluent treatment).

Referências

[1] ROŻEK, Piotr; KRÓL, Magdalena; MOZGAWA, Włodzimierz. Geopolymer-zeolite composites: A review. Journal of cleaner production, v. 230, p. 557-579, 2019. [2] DING, Yung‐Chin et al. Synthesis of fly ash/metakaolin geopolymer for concrete retrofitting application. Structural Concrete, v. 19, n. 5, p. 1521-1528, 2018.

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Publicado

15-11-2024

Edição

Seção

Síntese e caracterização de catalisadores e adsorventes.

Como Citar

DO NASCIMENTO LOPES, Thaiamis; RODRIGUES LOIOLA, Adonay; FERREIRA DO NASCIMENTO , Ronaldo. Geopolymer/zeolite composite from fly ash. XIV Encontro de Catálise do Norte, Nordeste e Centro-Oeste, Brasil, 2024. Disponível em: https://submissao.sbcat.org/index.php/xivencat/article/view/120. Acesso em: 26 dez. 2024.

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