Orientador: Heloise de Oliveira Pastore

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química

Resumo: A síntese dos silicatos lamelares bem como as modificações com polietilenimina (PEI) foram confirmadas através de difração de raios-X (DRX), espectroscopia no infravermelho (FT-IR), ressonância magnética nuclear (RMN) de C e Si. Modificações do tipo não covalentes (intercalação) e covalentes...

Resumo: A síntese dos silicatos lamelares bem como as modificações com polietilenimina (PEI) foram confirmadas através de difração de raios-X (DRX), espectroscopia no infravermelho (FT-IR), ressonância magnética nuclear (RMN) de C e Si. Modificações do tipo não covalentes (intercalação) e covalentes (reação de sililação) nos silicatos lamelares foram realizadas com PEI de forma sintetizar um novo tipo de adsorvente que tenha boas propriedades para a adsorção de CO2. Diversas metodologias para a modificação de PEI foram propostas e todas conseguiram ligar covalente ou não-covalentemente a PEI nas lamelas da magadiita. Verificou-se uma relação entre a concentração de íons hexadeciltrimetilamônio (CTA) presentes e a eficiência no grau de funcionalização de grupos cloropropil na magadiita. Quando realizou-se troca iônica com a PEI protonada, os melhores de resultados foram obtidos em pH 9, sugerindo que as aminas terciárias presentes na PEI foram protonada primeiramente. Através da dessorção à temperatura programada de CO2 (TPD-CO2) para os materiais estudados: magadiita impregnada com PEI (MAG-PEIx) e magadiita trocada com CTA na razão molar de 25 % (25CTA-MAG-PEIx); foi possível identificar a presença de dos sítios de adsorção presentes na PEI: camada exposta de PEI e PEI bulk, além de mostrar que o modelo de adsorção segue o modelo de subsuperfície. Os resultados de TPD-CO2 tiveram suas curvas de dessorção ajustadas ao modelo cinético de Avrami, apresentando uma boa correlação e mostrando que há interações diferentes entre o adsorvente (aminas primárias, secundárias e grupos Si-OH) e o CO2. Os melhores resultados de adsorção mostraram uma capacidade de 6,11 mmol g, na temperatura de adsorção de 75 °C, durante 3 h.

Abstract: The syntheses of layered silicates as well as changes in PEI were confirmed by X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FT-IR), nuclear magnetic resonance (NMR) C and Si. Non-covalent modifications of the type (intercalation) and covalent (silylation reaction) in the layer...

Abstract: The syntheses of layered silicates as well as changes in PEI were confirmed by X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FT-IR), nuclear magnetic resonance (NMR) C and Si. Non-covalent modifications of the type (intercalation) and covalent (silylation reaction) in the layer silicates were performed with polyethylenimine (PEI) in order to synthesize a new type of adsorbent that has good properties for the adsorption of CO2. Several methodologies for modification of PEI have been proposed and succeeded to bind covalent or non-covalent into the interlayer space of magadiite. There was a relationship between the concentration of hexadecyltrimethylammonium ions (CTA) present and the efficiency in the degree of functionalization of the magadiite chloropropyl groups. When the ion exchange was carried out with the protonated PEI, the best results were obtained at pH 9, suggesting that the tertiary amines are protonated first. CO2-TPD for the materials studied: magadiite impregnated with PEI (MAG-PEIx) and magadiite exchanged with CTA at molar ratio 25% (25CTA-MAG-PEIx) was possible to identify the presence of different adsorption sites present in PEI: exposed layer of PEI and PEI bulk, and show that the adsorption model follows the subsurface model. The results of the desorption curves was fitted by Avrami kinetic model, showing a good correlation and revealing different interactions between the adsorbent (primary, secondary and Si-OH groups) and CO2. The best results showed adsorption capacity of 6.11 mmol g, at 75 ° C for 3h.