Filtro a base de nanofibras de carbono para sequestro de enxofre em efluentes gasosos ricos em H2S / Carbon nanofibers based filter to sulfur removal from efluents rich in H2S.

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

Nas últimas décadas, a recuperação de enxofre a partir de efluentes gasosos contendo H2S tem se tornado cada vez mais importante devido aos rigorosos limites de emissão impostos pela legislação de proteção ao meio ambiente. Este processo, conhecido como Claus Modificado, se baseia na reação de oxidação direta de H2_S em enxofre elementar, o qual é um produto de alto valor agregado. No entanto, limitações termodinâmicas do equilíbrio desta reação permitem uma máxima eficiência de 98%, mesmo operando com três reatores em série. Este trabalho contempla um estudo de diferentes parâmetros nesta reação, empregando catalisadores de níquel suportados em compósitos macroscópicos de nanofibras de carbono. Estes materiais apresentam a vantagem de um fácil manuseio em aplicação industrial. Para tanto, foi preparado um suporte catalítico à base de nanofibras de carbono pela impregnação de 2% (p/p) de níquel sobre um feltro de carbono e, posterior, decomposição catalítica de uma mistura contendo etano e hidrogênio. Esse suporte foi impregnado com precursor de níquel, de maneira que os teores metálicos obtidos ficassem compreendidos entre 0,16 e 15% (p/p). Tanto o suporte como os catalisadores foram caracterizados por: microscopia eletrônica de varredura; medidas de área específica (B.E.T.); e picnometria a hélio. Numa primeira fase de testes, a razão entre os reagentes O_2/H_2S e o teor de níquel impregnado no catalisador foram estudados através da metodologia de planejamento de experimentos, pelo do método de superfície de resposta. Os resultados obtidos permitiram constatar que o teor de níquel, quando aumentado até 6%, eleva o número de sítios ativos e o rendimento em enxofre capturado; no entanto, entre 6-11,6% o mesmo não ocorre, o que pode indicar um aparente crescimento das partículas metálicas. Em relação à razão O_2/H_2S, foi possível constatar que, quando do emprego da mesma acima da razão estequiométrica (0,5), o aumento da presença de O_2 não interferiu no rendimento da reação, o que permite supor que, nestas condições, a ordem parcial em relação ao reagente O2 é zero. Posteriormente, dois outros parâmetros foram estudados: temperatura da reação e adição de água ao meio reacional. Em relação aos testes com variação da temperatura e sem adição de água ao meio reacional, dois diferentes fenômenos foram identificados: a 120°C, a ausência de água no estado líquido dificultou a remoção de enxofre dos sítios catalíticos, enquanto que, a 180°C, a liquefação do enxofre permitiu a manutenção da atividade em nível elevado por um tempo prolongado. Quando das reações com adição de 30% (v/v) de vapor de água, foi constatado que, para qualquer temperatura, a reatividade foi mantida em um nível máximo (t100=100%), por um tempo prolongado, que mesmo após 288h, não apresentou qualquer indício de desativação. Importante frisar que, nesta última condição, o carregamento em enxofre atingiu cerca de 60% da massa inicial do catalisador, indicando que a capacidade de armazenamento de enxofre pelos materiais aqui investigados é superior àqueles relatados na literatura.

ASSUNTO(S)

reação de claus modificado nanofibras de carbono níquel remoção de enxofre catálise heterogênea modified claus process carbon nanofibers nickel sulfur removal heterogeneous catalysis

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