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Title: Estudo e avaliação do processo eletroquímico para obtenção do catalisador metilato de sódio utilizado na produção de biodiesel.
Other Titles: Study and evaluation of the electrochemical process to obtain the sodium methylate catalyst used in biodiesel production.
???metadata.dc.creator???: SALES, Emanuele Montenegro.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: VILAR, Eudésio Oliveira.
???metadata.dc.contributor.referee1???: ALVES , José Jailson Nicácio.
???metadata.dc.contributor.referee2???: BRITO , André Luiz Fiquene de.
???metadata.dc.contributor.referee3???: BRASILEIRO , Ilza Maria do Nascimento.
???metadata.dc.contributor.referee4???: DIAS, Fernando Ferreira da Silva.
Keywords: Membrana CMV;Membrana CSO;Catalisador;Modelagem;Membranas Catiônicas;Eletrólise;CMV Membrane;CSO Membrane;Catalyst;Modeling;Cationic Membranes;Electrolysis
Issue Date: 16-Nov-2018
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SALES, E. M. Estudo e avaliação do processo eletroquímico para obtenção do catalisador metilato de sódio utilizado na produção de biodiesel. 2018. 72 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2018.
???metadata.dc.description.resumo???: O metilato de sódio é um catalisador utilizado na produção de biodiesel. Atualmente esse catalisador é produzido por dois métodos convencionais que apresentam alto custo de produção. O principal objetivo da presente Tese de Doutorado é o estudo da produção do catalisador metilato de sódio em metanol numa rota eletroquímica, através de membranas íon-seletiva catiônica comercial. Essa metodologia inovadora para a produção do catalisador por meio da eletrólise, em reatores eletroquímicos com membranas catiônicas surge como uma destas tecnologias; que pode se tornar eficaz para obter o catalisador. É considerada uma tecnologia atrativa, uma vez que apresenta algumas vantagens sobre os processos tradicionais, tais como: (1) A reação ocorre diretamente dos íons sódio com o Álcool (metanol) eliminando a água proveniente da pré-solubilização dos hidróxidos (NaOH, KOH) no Álcool (metanol), (2) Não gera resíduos de mercúrio e cloro gasoso; na produção de metilato de sódio proveniente de um amálgama de sódio produzido a partir da eletrólise do cloreto de sódio numa célula de mercúrio, (3) Não apresenta altos custos; como ocorre na produção do catalisador utilizando sódio metálico. O estudo foi realizado em etapas distintas: Inicialmente foram estudadas as propriedades físicas das membranas CMV e CSO como: difusividade induzida de sódio, estabilidade química, resistividade, absorção de água, capacidade de troca iônica, análise de Espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Posteriormente, foram realizados ensaios no reator eletroquímico de configuração transversal e investigou-se o rendimento do catalisador com as duas membranas, a corrente limite do processo, a extração de sódio e a variação de potencial. Ao mesmo tempo, foi realizada uma análise dimensional no qual foi proposto diferentes modelos empíricos para a eficiência de transferência de massa para o reator com eletrodo de DSA (De Nora), com eletrodo de Espuma de Níquel G60, seguido do estudo de distribuição do tempo de residência-DTR. Pode-se concluir quepara 48h de operação da célula eletroquímica as membranas CSO e CMV apresentam um valor máximo de 12% v/v e 11% v/v de metilato de sódio em metanol. Em relação amembrana CSO o rendimento obtido foi de 2,8 % v/v a mais que a membrana CMV utilizando como eletrodo deespuma de Níquel (G60). De modo geral, a mudança do eletrodo de DSA no reator para o eletrodo de Espuma de Níquel (G60) pode ser utilizado para maximizar a eficiência de custo, equilibrando a eficiência elétrica com o baixo custo do eletrodo.
Abstract: Sodium methylate is a catalyst used in the production of biodiesel. Currently, this catalyst is produced by two conventional methods that present high production costs. The main objective of the present Doctoral Thesis is the study of the production of the sodium methylate catalyst in methanol in an electrochemical route, through ion-selective commercial cationic membranes. This innovative methodology to produce the catalyst through electrolysis in electrochemical reactors with cationic membranes appears as one of these technologies; which may become effective to obtain the catalyst. It is considered an attractive technology, since it presents some advantages over traditional processes, such as: (1) The reaction occurs directly from the sodium ions with the alcohol (methanol), eliminating the water from the pre-solubilization of the hydroxides (NaOH, KOH) in Alcohol (methanol); (2) Does not generate residues of mercury and chlorine gas; in the production of sodium methylate from a sodium amalgam produced from the electrolysis of sodium chloride in a mercury cell, (3) it does not present high costs; as occurs in the production of the catalyst using metallic sodium. The study was carried out in different stages: Initially, the physical properties of the CMV and CSO membranes were studied, such as: sodium induced diffusivity, chemical stability, resistivity, water absorption, ion exchange capacity, Fourier transform infrared spectroscopy FTIR). Subsequently, tests were carried out on the cross-sectional electrochemical reactor and the catalyst yield with the two membranes, the process limiting current, the sodium extraction and the potential variation were investigated. At the same time, a dimensional analysis was carried out in which different empirical models were proposed for mass transfer efficiency for the DSA electrode reactor (De Nora), with G60 Nickel Foam electrode, followed by the time distribution study of residence-DTR. It can be concluded that for 48 hours of operation of the electrochemical cell the CSO and CMV membranes have a maximum value of 12% v / v and 11% v / v of sodium methylate in methanol. In relation to the CSO membrane, the yield obtained was 2.8% v / v more than the CMV membrane using a nickel foam electrode (G60). In general, the change of the DSA electrode in the reactor for the Nickel Foam Electrode (G60) can be used to maximize the cost efficiency, balancing the electrical efficiency with the low electrode cost. In the DTR study the reactor has a short circuit.
Keywords: Membrana CMV
Membrana CSO
Catalisador
Modelagem
Membranas Catiônicas
Eletrólise
CMV Membrane
CSO Membrane
Catalyst
Modeling
Cationic Membranes
Electrolysis
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Química
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/7401
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