Adsorção de glicerol, mono e diglicerídeos presentes no biodísel produzido a partir do óleo de soja

Abstract

Resumo: O biodiesel e proveniente de fontes renovaveis, o que lhe confere a qualidade de ser biodegradavel e nao toxico, alem de praticamente nao produzir efeitos prejudiciais ao ambiente. Entretanto, um dos grandes obstaculos para o uso do biodiesel como um combustivel alternativo e o processo de purificacao envolvido no processo. Atualmente este processo e realizado com um grande volume de agua quente, porem este procedimento esta se tornando inviavel em termos ambientais e economicos, uma vez que o custo da agua vem aumentando consideravelmente. Dessa forma, a adsorcao destaca-se como uma tecnica promissora para a remocao de residuos de glicerol, monoglicerideos e diglicerideos ate os limites exigidos pela legislacao, devido a sua seletividade e simplicidade de operacao. O objetivo deste trabalho e realizar um estudo cinetico e de equilibrio da adsorcao de alguns contaminantes, glicerol mono- e diglicerideos, presentes no biodiesel. O biodiesel utilizado neste trabalho foi produzido a partir do oleo de soja. Foram avaliados diversos adsorventes como zeolita, alumina ativada e carvao ativado de coco de babacu e organico. Alem disso, foram feitas modificacoes quimicas com HNO3 nos carvoes ativados. O estudo cinetico foi conduzido a temperatura de 30 ¢XC. No estudo do equilibrio foram avaliadas as temperaturas de 20 ¢XC, 30 ¢XC e 40 ¢XC, para o glicerol e as temperaturas de 20 ¢XC e 40 ¢XC, para os monoglicerideos. Os resultados indicaram que o carvao ativado organico modificado quimicamente com HNO3 foi o mais eficaz na remocao dos contaminantes, atendendo assim ao limite requerido pela legislacao. Os dados experimentais obtidos indicaram que este processo e fortemente dependente do pH do carvao em solucao aquosa. O processo e favorecido por carvoes com pHs acido (pH =2) em solucao aquosa. Foi obtida uma remocao de glicerol de cerca de 86% utilizando o carvao ativado organico modificado quimicamente. O modelo cinetico de pseudo-primeira ordem foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais do monoglicerol (R2 = 0,9245) enquanto que o modelo de pseudo-segunda ordem apresentou um melhor ajuste aos dados experimentais cineticos do glicerol (R2 = 0,9670) e diglicerideos (R2 =0,9485). Para a cinetica do glicerol e monoglicerideos e possivel afirmar que a etapa de difusao intra-particula esta envolvida no processo de adsorcao, apesar de nao ser possivel afirmar que esta seria a unica etapa controladora do processo de adsorcao. O modelo de Freundlich foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais de equilibrio de adsorcao. O parametro n para todas as temperaturas foi menor do que 1, indicando uma adsorcao desfavoravel, confirmando o formato obtido pelas isotermas. O estudo termodinamico indicou que o processo e espontaneo e termodinamicamente favoravel. Para o glicerol o valor de ƒ'Ho foi de 42,70 KJ mol-1 indicando que o processo de adsorcao e endotermico, logo a adsorcao e favorecida pelo aumento da temperatura. O valor obtido de ƒ'So de 160, 34 J mol-1 K-1 indicou a afinidade do adsorvente pelo glicerol. Os dados de equilibrio dos monoglicerideos indicaram que o processo nao sofreu influencia significativa da temperatura.

Abstract: Biodiesel comes from renewable sources which gives it the quality of being biodegradable and nontoxic, and virtually no adverse environmental effects. However a major obstacle to the use of biodiesel as an alternative fuel is the purification process involved in the process. Today this process is conducted with a large volume of hot water but this procedure is becoming unviable environmental and economic since the cost of water has increased considerably. Thus, adsorption stands out as a promising technique for the removal of waste glycerol, monoglycerides and diglycerides to the limits required by legislation, due to its selectivity and simplicity of operation. The objective of this work is a kinetic and equilibrium adsorption of some contaminants, glycerol mono-and diglycerides present in biodiesel. The biodiesel used in this work was produced from soybean oil. We evaluated various adsorbents such as zeolite, activated alumina and activated carbon from coconut and babassu organic. Moreover, chemical modifications were made with HNO3 in activated carbons. The kinetic study was conducted at a temperature of 30 ¢X C. In the study of equilibrium were evaluated at temperatures of 20 ¢X C, 30 ¢X C and 40 ¢X C for glycerol and temperatures of 20 ¢X C and 40 ¢X C and monoglycerides. The results indicated that the activated carbon chemically modified with organic HNO3 was the most effective at removing contaminants thus meeting the limit required by law. The experimental data indicated that this process is strongly dependent on the pH of coal in aqueous solution. The process is favored by coal with acid pH (pH = 2) in aqueous solution. Was obtained by removal of glycerol of about 86 % using activated carbon chemically modified organic. The kinetic model of pseudo-first order was the best fit to the experimental data of monoglicerol (R2 = 0.9245) while the model of pseudo-second order showed a better fit to the experimental data of glycerol kinetics (R2 = 0.9670) and diglycerides (R2 = 0.9485). For the kinetics of glycerol and monoglycerides is possible to affirm that the step of intra-particle diffusion is involved in the adsorption process although it is not possible to say that this is the only controlling step of the adsorption process. The Freundlich model was the best fit to experimental data of adsorption equilibrium. The parameter n for all temperatures was less than 1 indicating a favorable adsorption, confirming the format obtained by isothermal. The thermodynamic study indicated that the process is spontaneous and thermodynamically favorable. For glycerol the value of ƒ'H ¢X was 42.70 KJ mol-1 indicating that the adsorption process is endothermic, so the adsorption is favored by increasing temperature. The obtained value of ƒ'S ¢X 160,34 J mol-1 K-1 indicated the affinity of the adsorbent by glycerol. The equilibrium data of monoglycerides indicated that the process was not affected by temperature.