Síntese e caracterização da zeólita 5A por troca iônica a partir de um resíduo da indústria de papel

Abstract

Este trabalho teve como objetivo avaliar a possibilidade de aproveitamento na síntese de zeólitas do resíduo provenientes das indústrias de papel do estado de Santa Catarina, visando minimizar o impacto ambiental e diminuir os custos de acondicionamento do resíduo. O resíduo proveniente das indústrias de papel apresenta em sua composição: celulose, carbonato de cálcio e caulim. Nos processos de síntese de zeólitas tem se procurado utilizar matérias-primas economicamente viáveis, e neste aspecto, a utilização do caulim tem sido amplamente empregado, pois constitui uma fonte natural de silício e alumínio. A purificação do resíduo foi feita através do tratamento químico e térmico, por meio das etapas de calcinação inicial para remoção da celulose, seguida por lavagem ácida com HCl em diferentes concentrações, calcinação da fração sólida para obtenção do metacaulim como produto mais reativo e evaporação da fração líquida do resíduo para obtenção do CaCl2 utilizado na obtenção da zeólita 5A. Os cristais de zeólita 4A foram preparados por síntese hidrotérmica sob autoclavagem estática em diferentes temperaturas, tempos de cristalização e concentração de NaOH, tendo como fonte de alumínio e silício o metacaulim. A síntese da zeólita 5A foi feita por troca iônica com o CaCl2. Os produtos obtidos e os materiais de partida foram caracterizados por DRX, MEV, FTIR e TG/DSC e EAA. Alguns parâmetros de influência, como concentração de NaOH, tempo e temperatura de cristalização sobre os produtos finais cristalinos foram estudados. Os resultados mostraram que a temperatura de cristalização foi um fator fundamental para a síntese da zeólita na menor concentração, permitindo a obtenção da zeólita 5A através de troca iônica com zeólita 4A, resultando em um maior aproveitamento do resíduo e consequentemente maiores benefícios ambientais <br>

Abstract: This study had aimed to evaluate the possibility of use the residue from the paper industry in the state of Santa Catarina in the synthesis of zeolites. Allowing to minimize the environmental impact and reduce the cost of the packaging. The residue from the paper industry contains: cellulose, calcium carbonate and kaolin. In the process of the synthesis of the zeolites has been used materials economically viable, widely the kaolin, because it is a natural source of silicon and aluminum. The purification of the residue was performed using chemical and thermal treatment by means of the calcination for removal of the cellulose, followed by acid washing with HCl at different concentrations, calcination of the solid fraction for obtaining metakaolin which is the most reactive product and evaporation the liquid fraction of the residue to obtain the CaCl2 used to obtain the zeolite 5A. The crystals of zeolite 4A were prepared by hydrothermal synthesis with static autoclave using different temperatures, crystallization times and concentration of NaOH having as source aluminum and silicon the metakaolin. The synthesis of zeolite 5A was made by ion exchange with CaCl2. The obtained products and starting materials were characterized by XRD, SEM, FTIR TG/DSC and AAS. Some parameters of influence, like NaOH concentration, time and temperature of crystallization of the crystalline end-products were studied. The results showed that the crystallization temperature is a key factor in the synthesis of zeolite at lower concentration, allowing to obtain the 5A zeolite by ion exchange with zeolite 4A, resulting in a better utilization of waste and, therefore, higher environmental benefits.