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Título: Síntese, caracterizações e aplicações de zeólitas: uma revisão bibliográfica
Título(s) alternativo(s): Synthesis, characterization and applications of zeolites: review
Autor(es): Silva, Fabiana Hitner da
Orientador(es): Domingues, Roberta Carolina Pelissari Rizzo
Palavras-chave: Química combinatória
Zeólitas
Silica
Físico-química
Combinatorial chemistry
Zeolites
Chemistry, Physical and theoretical
Data do documento: 10-Jun-2022
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: SILVA, Fabiana Hitner da. Síntese, caracterizações e aplicações de zeólitas: uma revisão bibliográfica. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022.
Resumo: As zeólitas são estruturas compostas pelo encadeamento de unidades TO4, sendo T um átomo de silício (Si+4) ou alumínio (Al+3), coordenado por quatro átomos de oxigênio organizados em uma rede tridimensional tetraédrica. A descoberta do mineral natural se deu em 1756 sendo que, até meados de 1930, a descrição de algumas especificidades dos materiais zeolíticos, como sua capacidade de realizar troca iônica e adsorção, bem como seu comportamento como peneira molecular e algumas propriedades estruturais, já haviam sido descritas na literatura. A partir destes estudos foi desenvolvida, entre as décadas de 1930-1940, a síntese de zeólitas e pesquisas mais aprofundadas de suas estruturas e aplicações, possibilitando então a introdução desse material na indústria. Existem inúmeros tipos de zeólitas naturais e sintéticas e elas podem apresentar distintas estruturas e dimensões, sendo classificadas de acordo com suas unidades secundarias de construção, o diâmetro de seus poros, o número de átomos de Si ou Al presentes nas aberturas dos microporos mais largos ou a razão Si/Al presente em sua estrutura. Dentre os vários tipos de zeólitas existem as faujasitas que podem ser do tipo X e Y (faujasita), sendo estruturalmente idênticas, diferindo apenas na razão Si/Al. Enquanto a zeólita X apresenta uma relação Si/Al entre 1 e 1,5, a razão da zeólita Y é superior a 2,5. Novos estudos estão sendo desenvolvidos utilizando rochas minerais, argilas e resíduos industriais na síntese de zeólitas, devido a disponibilidade da matéria-prima e a redução ainda maior em seu custo. Este trabalho terá como proposta apresentar o desenvolvimento histórico das zeólitas faujasitas, da descoberta desse mineral até a atualidade, os principais métodos de síntese, as caracterizações através da análise de sua morfologia por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV-EDS), seus grupos funcionais pela técnica de espectroscopia no Infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e sua estrutura cristalina pela técnica de difração de raio-X (DRX). Além de demonstrar, a partir das aplicações de materiais zeolíticos em catálise, adsorção e troca iônica, a importância do contínuo estudo e pesquisa nesta área.
Abstract: Zeolites are structures composed of the chain of TO4 units, where T is an atom of silicon (Si+4) or aluminum (Al+3), coordinated by four oxygen atoms organized in a three-dimensional tetrahedral network. The discovery of the natural mineral took place in 1756 and, until the mid-1930s, the description of some specificities of zeolitic materials, such as their ability to carry out ion exchange and adsorption, as well as their behavior as a molecular sieve and some structural properties, had already been described in the literature. From these studies, between the 1930s and 1940s, the synthesis of zeolites and more in-depth research on their structures and applications were developed, thus enabling the introduction of this material in the industry. There are numerous types of natural and synthetic zeolites and they can have different structures and dimensions, being classified according to their secondary construction units, the diameter of their pores, the number of Si or Al atoms present in the openings of the larger micropores or the Si/Al ratio present in its structure. Among the various types of zeolites, there are faujasites, which can be of type X and Y (faujasite), being structurally identical, differing only in the Si/Al ratio. While zeolite X has a Si/Al ratio between 1 and 1.5, the ratio of zeolite Y is greater than 2.5. New studies are being developed using mineral rocks, clays and industrial residues in the synthesis of zeolites, due to the availability of the raw material and the even greater reduction in its cost. This work will propose to present the historical development of Faujasite zeolites, from the discovery of this mineral to the present day, the main synthesis methods, the characterizations through the analysis of their morphology through scanning electron microscopy (SEM-EDS), their groups functionals by the Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) technique and their crystalline structure by the X-Ray Diffraction (XRD) technique. In addition to demonstrating, from the applications of zeolitic materials in catalysis, adsorption and ion exchange, the importance of continuous study and research in this area.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34785
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