Magnetic zeolite for separation of gas mixtures

Autores

  • Fernanda Macedo UFC Autor
  • Ingrid Aragão Lima Azevedo UFC Autor
  • Adonay Rodrigues Loiola UFC Autor

Palavras-chave:

Zeolites, Magnetic Zeolites , Magnetic induction, Biogas

Resumo

The search for sustainable energy sources, given the environmental impacts caused by the great demand for conventional energy sources, especially the anthropogenic production of greenhouse gases, involves the actions of several areas of science and research fields, in particular chemistry of materials. An important focus in this area is the development of porous materials, such as zeolites, which act as adsorbents in gas separation and purification processes. Biogas, formed mainly by methane (CH4) and carbon dioxide (CO2), accompanied by minor compounds such as sulfide and hydrogen (H2S), is generated from the decomposition of organic waste in landfills and has great energy potential. Nonetheless, for optimal utilization, biogas must undergo purifying operations that involves the elimination of water and H2S, as well as the enrichment that consists of the removal of CO2 to increase its calorific value. Given the adsorptive properties of zeolites, they are widely used in the CO2 removal. Once the zeolite is saturated, it demands a regeneration which can be achieved via heating. By considering the high costs involved in heat generation, a promising alternative is the modification of zeolites by impregnation of magnetic particle, allowing heating via magnetic induction to release the adsorbed CO2. In this work, a composite based on zeolite A synthesized by employing fly ash (FA) and magnetite nanoparticles if presented. FA was first submitted to a series of treatments including the removal of water-soluble salts and the extraction of Fe-rich particles. Then, Si and Al present in the treated-FA sample was extracted by using 4.00 mol L⁻¹ at 90 ℃ under magnetic stirring and reflux. Si:Al ratio of the solution obtained was adjusted by using NaAlO₂ and the reaction mixture was hydrothermally treated. Separately, magnetite nanoparticles were synthesized via a co-precipitation route. The prepared zeolite was dispersed in distilled water, heated at 60 C, submitted to mechanic stirring and to it a determined amount of the magnetic nanoparticles was added. The precursor materials and the produced composite were characterized by XRD, SEM and FTIR. The results show that zeolite A was successfully obtained from FA and is free of secondary phases. The composite is formed by magnetic nanoparticles dispersed throughout the surfaces of the zeolite particles, as intended. Complementary analyses of magnetic curves and induction heating are still necessary to better understand the features of the magnetic composite and assess its potential to heating via magnetic induction.

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Biografia do Autor

  • Ingrid Aragão Lima Azevedo, UFC

    Doutoranda em Química pela Universidade Federal do Ceará [2023.1]. Mestre em Química pela Universidade Federal do Ceará [2022.1]. Graduada em Licenciatura Plena em Química pela Universidade Federal do Ceará [2019.2]. VOLUNTÁRIA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA NO LABORATÓRIO DE BIOINORGÂNICA NA UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ [Agosto de 2015 até Julho de 2016] Experiência de iniciação científica e vivências laboratoriais, com o projeto ?Monocamadas Automontadas de Complexos do tipo TRANS-[Ru(NH3)4(PYS)L]2+ sobre o Ouro: Efeito do ligante L na ligação Au-S?. VOLUNTÁRIA NA AÇÃO DE EXTENSÃO ?CLUQUI ? UMA PARCERIA UNIVERSIDADE-ESCOLA PARA DIVULGAÇÃO DA QUÍMICA? [Janeiro de 2016 até Dezembro de 2018] Participação como membro efetivo da equipe de trabalho do projeto de extensão, que tem por principal objetivo divulgar e popularizar a Química para os estudantes de Ensino Médio da rede pública, por meio de um parceria Universidade-Escola. BOLSISTA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA PELO CNPq NO LABORATÓRIO DE BIOINORGÂNICA NA UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ [Agosto de 2016 até Julho de 2018] Experiência de iniciação cientifica e vivências laboratoriais, com o projeto ?Metaloproteínas Sensoras: mecanismos moleculares e a identificação de reguladores com potencialidades farmacológicas?. ESTAGIÁRIA DE ACOMPANHAMENTO ESCOLAR NO REFORÇAR [A partir de Agosto de 2018] Participação como professora da grade de funcionários do Reforçar, com o intuito de realizar o acompanhamento escolar, nas disciplinas de Química e Ciências, com alunos do Ensino Fundamental II e Médio, de modo a ajudá-los a superar as dificuldades e aprofundar seus conhecimentos. CRIADORA DO JOGO ?QUAL A SUA DESCOBERTA?? Criadora e desenvolvedora do jogo de tabuleiro ?Qual a sua descoberta?? que visa, por meio da evidenciação da Química, ser utilizado como ferramenta didática de aproximação do universo químico e do cotidiano dos estudantes.

  • 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.

Referências

LOIOLA, A. R. et al. Magnetic zeolite composites: Classification, synthesis routes, and technological applications. Journal of Magnetism and Magnetic MaterialsElsevier B.V.,15 out. 2022.

SANTOS, B. A. et al. Magnetic zeolite from fly ash as a cost-effective adsorbent for Cu2+, Pb2+, Zn2+, and Cd2+ removal from aqueous media: a comprehensive study. International Journal of Environmental Analytical Chemistry, 2022.

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Publicado

15-11-2024

Edição

Seção

Síntese e caracterização de catalisadores e adsorventes.

Como Citar

MACEDO, Fernanda; AZEVEDO, Ingrid; LOIOLA, Adonay. Magnetic zeolite for separation of gas mixtures. XIV Encontro de Catálise do Norte, Nordeste e Centro-Oeste, Brasil, 2024. Disponível em: https://submissao.sbcat.org/index.php/xivencat/article/view/78. Acesso em: 27 dez. 2024.

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