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???metadata.dc.type???: Dissertação
Title: Purificação de glicerol utilizando diferentes adsorventes: análise técnica e termodinâmica
Other Titles: Glycerol purification using different adsorbents: Technical and thermodynamic analysis
???metadata.dc.creator???: Alves, Amanda de Paula 
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Mendes, Marisa Fernandes
First advisor-co: Rodrigues Filho, Geraldo Martins
???metadata.dc.contributor.referee1???: Mendes, Marisa Fernandes
???metadata.dc.contributor.referee2???: Cunha, Fabíola Oliveira da
???metadata.dc.contributor.referee3???: Domingues, Alessandra Ferraiolo N.
???metadata.dc.description.resumo???: O excedente de glicerol produzido nas últimas décadas, gerado como subproduto da produção de biodiesel, está associado a constantes pesquisas por fontes alternativas de energia e vem criando uma demanda na busca de diferentes tecnologias para sua purificação. A glicerina bruta obtida como subproduto no processo de transesterificação é composta por álcool, água, sais inorgânicos, ácidos graxos livres, mono-, di-, triglicerídeos, entre outras matérias orgânicas e resíduos em diferentes quantidades. É de extrema importância a purificação do glicerol, a fim de reduzir problemas ambientais devido ao seu acúmulo. Existem tecnologias atuais eficazes na purificação e refino do glicerol bruto. Porém, são consideradas inviáveis para pequenas e médias produções, devido às restrições de custos e alta demanda energética. Dessa forma, é indispensável que novas rotas de purificação de menor custo e maior eficiência, assim como novos mercados, sejam desenvolvidos. A adsorção desponta como uma técnica promissora e muito favorável para a remoção dos contaminantes da glicerina, devido ao seu baixo custo, simplicidade de projeto e operação. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi selecionar um adsorvente para a purificação do glicerol bruto obtido da reação de transesterificação de óleo residual. Para a avaliação da eficiência e escolha das melhores condições de purificação, foram avaliados três tipos de adsorventes: argila clarificante Pure-Flo Supreme B81, carvão ativado e terra diatomácea. Experimentos de adsorção foram realizados utilizando uma solução sintética de glicerina P.A. e óleo de soja, com o intuito de verificar a influência da concentração da glicerina na solução, assim como o comportamento dos contaminantes do glicerol no processo de adsorção. Para atingir o objetivo, avaliou-se a influência e otimização das variáveis de processo como temperatura (298,15, 305,65 e 313,15 K), quantidade de adsorvente (1,2, 1,8 e 2,4 g) e concentração de glicerol (30, 50 e 70% v/v) através de um planejamento experimental. A variável mais significativa foi a concentração de glicerol, e resultados indicaram alto teor de glicerol após a purificação: 97,25% para terra diatomácea, 95,59% para carvão e 90,26% para argila. Além disso, foram realizados experimentos para o estudo da termodinâmica e cinética da reação e o tempo necessário para o sistema alcançar o equilíbrio foi inferior a 60 minutos para os três adsorventes. Os valores negativos da variação da energia livre de Gibbs (G) mostraram que a adsorção dos contaminantes é um processo espontâneo. Os valores negativos para variação de entalpia (H) e os valores positivos de entropia (S) para argila e carvão ativado, indicam uma natureza exotérmica e que as moléculas dos contaminantes encontram-se mais desordenadas no estado adsorvido do que em solução. O valor positivo de H para a terra diatomácea indica que o processo de adsorção para esse adsorvente é endotérmico. As análises dos resultados de adsorção obtidos nas temperaturas de 298,15, 305,65 e 313,15 K, mostraram que os dados experimentais foram bem correlacionados às isotermas de Langmuir, Freundlich e Redlich Peterson. Utilizando as mesmas variáveis para o processo de adsorção usando o glicerol bruto, os resultados mostraram que os adsorventes não foram capazes de adsorver as impurezas, mas sim glicerol. A adsorção realizada para purificação não clarificou a glicerina, indicando que não houve remoção das impurezas, concluindo que somente o processo de adsorção não é apropriado para purificação do glicerol bruto, sendo necessário uma pré-purificação para prévia remoção de alguns contaminantes.
Abstract: The large amount of glycerol, produced in the last decades, generated as a by product of biodiesel production is object of inumerous studies searching for different technologies for its purification. Crude glycerol obtained as a by-product in the transesterification process is composed of alcohol, water, inorganic salts, free fatty acids, mono-, di-, triglycerides, among other organic materials and wastes in different concentrations. It is of extreme importance the purification of glycerol in order to reduce environmental problems due to its accumulation. There are current effective technologies in purifying and refining crude glycerol. However, they are considered unfeasible for small and medium production units due to the high cost and high energy demand. In this way, it is essential that new purification routes of low cost and high efficiency, as well as new markets, be developed. The adsorption process is promising and very favorable technique to remove the contaminants from glycerin due to its low cost, simplicity of design and operation. In this point of view, the objective of this work was to select an adsorbent for the purification of crude glycerol obtained from the transesterification reaction of residual oil. The evaluation of the efficiency and the best operacional conditions were studied using three types of adsorbents: Pure-Flo Supreme B81 clarifying clay, activated charcoal and diatomaceous earth. Preliminary adsorption experiments were carried out using a synthetic solution of glycerin and soybean oil, in order to verify the influence of glycerin concentration in the solution, as well as the behavior of the glycerol contaminants in the adsorption process. In order to reach the objective, the influence and optimization of the process variables as temperature (298.15, 305.65 and 313.15 K), amount of adsorbent (1.2, 1.8 and 2.4 g) and glycerol concentration (30, 50 and 70% v/v) were evaluated through an experimental design. The most significant variable was glycerol concentration, and results indicated high glycerol content after purification: 97.25% for diatomaceous earth, 95.59% for activated carbon and 90.26% for clay. Through the optimization of these variables, experiments were carried out to study the thermodynamics and kinetics of the reaction. The equilibrium time was less than 60 minutes for the three adsorbents. The negative values of Gibbs free energy (G) showed that the adsorption of the contaminants is a spontaneous process. The negative values for enthalpy change (H) and positive entropy (S) values for clay and activated carbon indicate an exothermic nature and that the contaminant molecules are more randomnless in the adsorbed state than in solution. The positive value of H for diatomaceus earth indicates that the adsorption process for this adsorbent is endothermic. The adsorption results obtained at 298.15, 305.65 and 313.15 K showed that the experimental data were well correlated with the Langmuir, Freundlich and Redlich-Peterson isotherms models. The purification of crude glycerol using the same adsorbents did not show an effective result. The results showed that the adsorbents were not able to adsorb the impurities, but rather a small amount of glycerol. The adsorption carried out for purification did not clarify the glycerin, concluding that only the adsorption process is not suitable for purification of the crude glycerol, and a pre-purification step is necessary for the previous removal of the contaminants.
Keywords: Isotherm, biodiesel
kinetics
experimental design
Isoterma, biodiesel
cinética
planejamento experimental
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Química
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
???metadata.dc.publisher.initials???: UFRRJ
???metadata.dc.publisher.department???: Instituto de Tecnologia
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citation: ALVES, Amanda de Paula. Purificação de glicerol utilizando diferentes adsorventes: Análise técnica e termodinâmica. 2017. 84 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química, Tecnologia Química). Instituto de Tecnologia, Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, RJ, 2017.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
URI: https://tede.ufrrj.br/jspui/handle/jspui/2029
Issue Date: 23-Feb-2017
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Química

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