Análise dos processos de formação de mesoporos em zeólitas do tipo ZSM-5 comercial

Abstract

A crescente utilização de zeólitas como catalisadores pode ser atribuída pela possibilidade de adaptação das suas propriedades intrínsecas, como, por exemplo, elevada área específica, presença de sítios ácidos, arquitetura dos microporos, entre outras. No entanto, em diversas situações, onde é desejável a transformação de moléculas volumosas, suas aplicações são limitadas, devido à restrita faixa de poros. Assim, diversos estudos vêm sendo desenvolvidos com o objetivo de obter novos materiais zeolíticos com poros na faixa mesoporosa, contornando os problemas difusivos ocasionados pela quantidade majoritária de microporos. Neste contexto, o presente trabalho apresenta um estudo sobre a aplicação de duas vias de tratamentos químicos a zeólitas, onde foram utilizadas metodologias de dessilicação e desaluminação em uma zeólita do tipo ZSM-5 comercial para a obtenção de mesoporos. A fim de se obter uma maior quantidade de informações sobre os resultados das modificações causadas pelos diferentes tratamentos, os procedimentos foram efetuados de forma separada e combinada. A dessilicação foi realizada por meio da lixiviação com hidróxido de sódio. Já, a desaluminação através da lixiviação com ácido oxálico. Os resultados mostraram que a dessilicação foi a grande responsável pela formação de mesoporos, enquanto que a desaluminação aumentou a cristalinidade e dispersou o tamanho de poros. Por fim, os tratamentos combinados de dessilicação seguidos por desaluminação, mostraram-se superiores em relação a preservação das propriedades originais da zeólita ZSM-5, elevando seu volume de microporos em aproximadamente 7,7% e mesoporos em 28,5%.

The increasing use of zeolites as catalysts can be attributed to the possibility of adaptation of their intrinsic properties, such as high specific area, presence of acid sites, architecture of micropores, among others. However, in several situations, where the transformation of bulky molecules is desirable, their applications are limited due to the restricted range of pores. Thus, several studies have been developed with the objective of obtaining new zeolitic materials with pores in the mesoporous range, bypassing the diffusive problems caused by the majority amount of micropores. In this context, the present work presents a study on the application of two routes of chemical treatments to zeolites, where desilication and dealumination methodologies were used in a zeolite of the commercial ZSM-5 type to obtain mesopores. In order to obtain a greater amount of information about the results of the modifications caused by the different treatments, the procedures were performed separately and in combination. The desilication was carried out by leaching with sodium hydroxide. Already, the dealumination through the leaching with oxalic acid. The results showed that the desilication was the major responsible for the formation of mesopores, whereas the dealumination increased crystallinity and dispersed the pore size. Finally, dealumination combined treatments were superior in relation to the preservation of the original properties of the ZSM-5 zeolite, increasing its volume of micropores by approximately 7.7% and mesopores by 28.5%.