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Repositório Institucional - UECE
Título:
USO DE CLINOPTILOLITAS E MATERIAIS SBA-15 DOPADOS COM Cu e Fe NA REDUÇÃO CATALÍTICA SELETIVA DE NOX COM NH3

Autor(es):
ALCANTARA, AMANDA PONTES MAIA PIRES

Palavras Chaves:
Não informado

Ano de Publicação:
2016

Resumo:
RESUMO
As fontes veiculares têm uma participação acentuada na redução da qualidade do ar,
principalmente em grandes centros urbanos. As legislações mundiais que versam sobre a
poluição atmosférica têm se tornado cada vez mais restritivas, o que suscita o
desenvolvimento de metodologias para mitigação de poluentes do ar, sobretudo no setor de
transportes. A Redução Catalítica Seletiva de NOx (SCR-NOx) é um dos métodos mais
utilizados para o abatimento de NOx oriundo de veículos a Diesel, reduzindo-o em nitrogênio
(N2) e água (H2O) na presença de um agente redutor. Nesta reação são utilizados
principalmente catalisadores a base de óxidos de vanádio, tungstênio e titânio (V2O5-
WO3/TiO2) onde o vanádio é o metal responsável pela atividade catalítica. No entanto, o V2O5
é ativo também para a oxidação do dióxido de enxofre (SO2) a trióxido de enxofre (SO3),
além de ser notadamente um material tóxico. Neste contexto o presente trabalho visa a
preparação, caracterização e avaliação de clinoptilolita (zeólita natural) e material mesoporoso
SBA-15 dopados com metais de transição (cobre e ferro) para a SCR-NOx com NH3. Os
catalisadores a base de clinoptilolita (CLIN) foram preparados por troca iônica, enquanto que
os catalisadores a base de SBA-15 foram obtidos por síntese hidrotérmica e posterior
impregnação úmida dos metais. A caracterização foi realizada pelas técnicas de AA, DRX,
BET, FTIR e acidez por piridina. A eficiência da conversão catalítica de óxido nítrico (NO)
foi determinada em uma unidade catalítica laboratorial a partir de uma exaustão típica
simulada de um veículo a Diesel contendo 1000 ppm de NO, 1000 ppm de NH3 e 2,5% de O2
(vol.). A estabilidade dos catalisadores na presença de SO2 (50 ppm) e H2O (10% vol.)
também foi investigada. Os resultados mostram após as impregnações teores de 1,6 a 1,8% de
metal (Cu ou Fe) e que esta incorporação praticamente não afeta a estrutura dos catalisadores.
Os testes catalíticos mostraram que a matriz do SBA-15 não possui atividade catalítica para a
reação SCR-NOx e para os demais materiais foram obtidos conversões de: 81,5% para a
CLIN a 500 °C; 84,1% para o Cu-SBA-15 a 250°C; 96,3% para a Cu-CLIN a 350°C; 79,7%
para o Fe-SBA-15 a 450°C e 96,5% para o Fe-CLIN a 400°C. Fe-SBA-15 é o catalisador mais
estável para reação na presença de SO2 e H2O, no entanto Fe-CLIN parece ser o mais
promissor dentre os catalisadores preparados quando consideramos seu apelo comercial e
ambiental e sua eficiência catalítica.
Palavras-chave: Diesel. SCR-NOx. NH3. SBA-15. Clinoptilolita. Estabilidade.

Abstract:
ABSTRACT
Vehicular sources have a pronounced participation in reducing air quality, especially in large
urban centers. Global laws that deal with air pollution have become increasingly restrictive,
which raises the development of methodologies for mitigation of air pollutants, especially in
the transportation sector. The Selective Catalytic Reduction NOx (SCR-NOx) is the most used
methods for NOx reduction coming from vehicle diesel into nitrogen (N2) and water (H2O) in
the presence of a reducing agent. In this reaction the catalyst used as a vanadium e tungsten
oxides supported and titanium (V2O5-WO3/TiO2), which the vanadium is responsible for the
catalytic activity. However, V2O5 is also active for the oxidation of sulfur dioxide (SO2) to
sulfur trioxide (SO3), and too a toxic material. In this context, the present work reports the
preparation, characterization and evaluation of clinoptilolite (natural zeolite) and SBA-15
(mesoporous materials) doped with transition metals (copper and iron) for the SCR-NOx with
NH3. The clinoptilolite catalysts (CLIN) were prepared by ion exchange, while catalysts
based SBA-15 were obtained by hydrothermal synthesis and subsequent wet impregnation of
metal. The characterization was carried out by AA, XRD, BET, FTIR and acidity by pyridine
adsorption techniques. The catalytic efficiency for nitric oxide (NO) conversion was
determined in a laboratory catalytic unit from a simulated typical exhaust of a vehicle diesel
containing 1000 ppm NO, 1000 ppm NH3 and 2.5% O2 (vol.). The stability of the catalysts in
the presence of SO2 (50 ppm) and H2O (10% vol.) was also investigated. The results show
satisfactory impregnations (1.6 and 1.8%) and that the metal incorporation does not affect
significantly the structure of the catalysts. The catalytic tests showed that the matrix of the
SBA-15 does not have catalytic activity for SCR-NOx reaction, and the other catalysts
conversions of 81.5% CLIN to 500 °C; 84.1% for Cu-SBA-15 to 250 °C; 96.3% for Cu-CLIN
350 °C; 79.7% for Fe-SBA-15 to 450 °C and 96.5% for Fe-CLIN 400 °C. Fe-SBA-15 is the
most stable catalyst for reaction in the presence of SO2 and H2O; however Fe-CLIN seems to
be the most promising catalyst prepared when considering its environmental and commercial
appeal and its catalytic performance.
Keywords: Diesel. SCR-NOx. NH3. SBA-15. Clinoptilolite. Stability.

Tipo do Trabalho:
Dissertação

Referência:
ALCANTARA, AMANDA PONTES MAIA PIRES. USO DE CLINOPTILOLITAS E MATERIAIS SBA-15 DOPADOS COM Cu e Fe NA REDUÇÃO CATALÍTICA SELETIVA DE NOX COM NH3. 2016. 89 f. Dissertação (Mestrado Acadêmico ou Profissional em 2016) - Universidade Estadual do Ceará, , 2016. Disponível em: Acesso em: 30 de abril de 2024

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