Síntese de faujasita mesoporosa por síntese direta utilizando soft Template

Abstract

O mineral faujasita é isoestrutural das zeólitas sintéticas X e Y. Enquanto que a faujasita mineral possui composição de rede variável, a zeólita X apresenta razão de Si/Al entre 1,0 a 1,5 e a zeólita Y possui uma razão Si/Al superior a 1,5. A zeólita Y é o componente ativo do catalisador de craqueamento catalítico fluido (FCC), sendo desativada rapidamente pela formação de coque. Deste modo, gerar mesoporos possibilitaria maior rendimento no processo de FCC, pois melhoraria a transferência de massa. Amostras de faujasita mesoporosa foram preparadas por síntese direta utilizando surfactante CTABr como soft template em diferentes concentrações, tempos de cristalização e temperaturas. Para caracterização das amostras produzidas foram utilizadas as técnicas de difração de raios-X (DRX), adsorção/dessorção de N2, dessorção de NH3 à temperatura programada (TPD-NH3), ressonância nuclear magnética (RMN), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de absorção no infra vermelho (FTIR), fluorescência de raios-X (FRX). Os resultados indicaram que houve aumento significativo no volume de mesoporos, 0,13 cm³/g, e formação de isotermas do tipo I e IV. As análises de DRX confirmaram a obtenção da estrutura faujasita com alto teor de cristalinidade. A razão de silício/alumínio obtida foi superior a 1,7, confirmando a presença de zeólita Y. Não foram observadas variações significativas na acidez total e houve a formação de apenas um pico de dessorção, caracterizado como acidez fraca. As análises de ressonância nuclear magnética mostraram um alto teor de alumínio octaédrico, associado ao alumínio extra rede. As imagens de microscopia eletrônica de varredura indicaram a formação de zeólita nanométrica. Os valores obtidos para tamanho de célula unitária estão condizentes com o presente na literatura; entre 24,18 e 25Å. As propriedades texturais melhoraram com a introdução do surfactante independente da temperatura de síntese. Os melhores resultados obtidos ocorreram para introdução de 0,5 mol de CTABr. Para amostras sintetizadas em temperaturas superiores, como 110°C, a introdução de surfactante propiciou a formação da estrutura faujasita em detrimento da estrutura hidroxisodalita. Para temperaturas mais elevadas, como 150°C, houve formação de fase contaminante; a zeólita GIS. Observou-se que o tamanho do cristal aumenta com o maior tempo de envelhecimento e é maior para amostras sintetizadas a 110°C. As amostras foram submetidas ainda a avaliação catalítica por meio da reação de craqueamento do n-heptano a 420°C, todavia não apresentaram resultados satisfatórios devido à grande quantidade de alumínio extra-rede.