Síntese de catalisador heterogêneo magnético básico aplicado no processo de produção de biodiesel
This research focus on the development of a basic magnetic heterogeneous catalyst, using, for the first time, NaAlO2 as an active species supported in a magnetic material, CuFe2O4, being highly stable and effective to produce value-added products, such as biodiesel. With this purpose, a series of ca...
| Autor principal: | SANTOS, Hiarla Cristina Lima dos |
|---|---|
| Grau: | Dissertação |
| Idioma: | por |
| Publicado em: |
Universidade Federal do Pará
2025
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/17316 |
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ir-2011-173162025-05-05T19:27:39Z Síntese de catalisador heterogêneo magnético básico aplicado no processo de produção de biodiesel SANTOS, Hiarla Cristina Lima dos CONCEIÇÃO, Leyvison Rafael Vieira da http://lattes.cnpq.br/7467898936995220 Catalisador heterogêneo magnético Ferrita de cobre Aluminato de sódio Produção de biodiesel Transesterificação Magnetic heterogeneous catalyst Copper ferrite Sodium aluminate Biodiesel production Transesterification CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA CATÁLISE HETEROGÊNEA QUÍMICA INORGÂNICA This research focus on the development of a basic magnetic heterogeneous catalyst, using, for the first time, NaAlO2 as an active species supported in a magnetic material, CuFe2O4, being highly stable and effective to produce value-added products, such as biodiesel. With this purpose, a series of catalysts (x-NaAlO2/CuFe2O4) have been successfully synthesized by means of conventional and low-cost methods, such as coprecipitation and impregnation, each one being assessed in the soybean oil transesterification reaction. The features of the 25-NaAlO2/CuFe2O4 catalyst with the higher performance have been elucidated through techniques such as basicity by acid-base titration method, XRD, FTIR, SEM, EDS, TG/DTG and VSM. To optimize the biodiesel’s ester content, the face-centered central composite design (FCCD), integrated with the response surface methodology (RSM), was employed to assess the effect of the following aspects on the process: reaction temperature, MeOH:oil molar ratio, catalyst dosage and reaction time. The regression model presented R2 = 0.9394 and experimentally reached a maximum ester content of 95.9% (relative error < 5%) attributed to the biodiesel attained under the following optimal reaction conditions: temperature of 95 °C, MeOH:oil molar ratio of 13:1, catalyst dosage of 8% and time of 60 min. The NaAlO2/CuFe2O4 catalyst presented a stable catalytic performance during four transesterification cycles (>90.0%) and an efficient magnetic property for the catalyst separation and recovery process (Ms = 23.62 emu g-1). The results showed that the biodiesel’s physicochemical properties were in compliance with ASTM D6751 standard. Finally, this extensive study reveals the basic magnetic heterogeneous catalyst NaAlO2/CuFe2O4 as a practical and promising alternative to produce a sustainable biofuel. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Esta pesquisa foca no desenvolvimento de um catalisador heterogêneo básico magnético, utilizando, pela primeira vez, NaAlO2 como espécie ativa suportada em um material magnético CuFe2O4, sendo altamente estável e efetivo para a produção de um produto de alto valor agregado, como o biodiesel. Com esse propósito, uma série de catalisadores (x-NaAlO2/CuFe2O4) foram sintetizados com sucesso por meio de métodos convencionais e de baixo custo como coprecipitação e impregnação, sendo cada um avaliado na reação de transesterificação do óleo de soja. As características do catalisador de melhor desempenho 25-NaAlO2/CuFe2O4 foram elucidadas por técnicas como basicidade por titulação ácido-base, DRX, FTIR, MEV, EDS, TG/DTG e VSM. Para a otimização do teor de éster do biodiesel, o planejamento fatorial composto central (FCCD) integrado à metodologia de superfície de resposta (MSR) foi empregado para avaliar o efeito da temperatura de reação, razão molar MeOH:óleo, concentração de catalisador e tempo de reação no processo. O modelo de regressão apresentou R2 = 0,9394 e atingiu experimentalmente teor de éster máximo de 95,9% (erro relativo < 5%) atribuído ao biodiesel obtido nas seguintes condições ótimas de reação: temperatura de 95 ºC, razão molar MeOH:óleo de 13:1, concentração de catalisador de 8% e tempo de 60 min. O catalisador NaAlO2/CuFe2O4 apresentou performance catalítica estável por quatro ciclos de transesterificação (> 90%) e propriedade magnética eficiente para o processo de separação e recuperação do catalisador (Ms = 23,62 emu g-1). Os resultados mostraram que as propriedades físico-químicas do biodiesel estavam em conformidade com a norma ASTM D6751. Por fim, este extensivo estudo revela o catalisador heterogêneo básico magnético NaAlO2/CuFe2O4 como uma alternativa prática e promissora para o processo de produção de um biocombustível sustentável. UFPA- UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ 2025-05-05T19:27:39Z 2025-05-05T19:27:39Z 2023-08-30 Dissertação SANTOS, Hiarla Cristina Lima dos. Síntese de catalisador heterogêneo magnético básico aplicado no processo de produção de biodiesel. Orientador: Leyvison Rafael Vieira da Conceição. 2023. 81 f. Dissertação (Mestrado em Química) – Instituto de Ciências Exatas e Naturais, Universidade Federal do Pará, Belém, 2023. Disponível em: . Acesso em:. https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/17316 por Acesso Aberto http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal do Pará Brasil Instituto de Ciências Exatas e Naturais UFPA Programa de Pós-Graduação em Química PDF |
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Repositório Institucional - Universidade Federal do Pará |
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This research focus on the development of a basic magnetic heterogeneous catalyst, using, for the first time, NaAlO2 as an active species supported in a magnetic material, CuFe2O4, being highly stable and effective to produce value-added products, such as biodiesel. With this purpose, a series of catalysts (x-NaAlO2/CuFe2O4) have been successfully synthesized by means of conventional and low-cost methods, such as coprecipitation and impregnation, each one being assessed in the soybean oil transesterification reaction. The features of the 25-NaAlO2/CuFe2O4 catalyst with the higher performance have been elucidated through techniques such as basicity by acid-base titration method, XRD, FTIR, SEM, EDS, TG/DTG and VSM. To optimize the biodiesel’s ester content, the face-centered central composite design (FCCD), integrated with the response surface methodology (RSM), was employed to assess the effect of the following aspects on the process: reaction temperature, MeOH:oil molar ratio, catalyst dosage and reaction time. The regression model presented R2 = 0.9394 and experimentally reached a maximum ester content of 95.9% (relative error < 5%) attributed to the biodiesel attained under the following optimal reaction conditions: temperature of 95 °C, MeOH:oil molar ratio of 13:1, catalyst dosage of 8% and time of 60 min. The NaAlO2/CuFe2O4 catalyst presented a stable catalytic performance during four transesterification cycles (>90.0%) and an efficient magnetic property for the catalyst separation and recovery process (Ms = 23.62 emu g-1). The results showed that the biodiesel’s physicochemical properties were in compliance with ASTM D6751 standard. Finally, this extensive study reveals the basic magnetic heterogeneous catalyst NaAlO2/CuFe2O4 as a practical and promising alternative to produce a sustainable biofuel. |
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