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Síntesis, funcionalización y caracterización de catalizadores tipo hidrotalcita por el método de coprecipitación para ensayos en reacción de transesterificación

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dc.contributor.advisorBarrera Vargas, Mariospa
dc.contributor.advisorAlmanza Barcasnegra, Arcadiospa
dc.contributor.authorGonzález Guerra, Jonattan Smithspa
dc.coverage.spatialMontería, Córdobaspa
dc.date.accessioned2020-07-06T14:22:27Zspa
dc.date.available2020-07-06T14:22:27Zspa
dc.date.issued2020-07-05spa
dc.description.abstractEl biodiesel es un combustible renovable proveniente de aceites vegetales o grasas de origen animal, que puede ser usado total o parcialmente para reemplazar el combustible diesel de los motores de ignición sin requerir una modificación sustancial de los mismos. Tradicionalmente el biodiesel es obtenido mediante una transesterificación de aceites o grasas, haciendo reaccionar un alcohol de cadena corta (usualmente metanol o etanol), en presencia de un catalizador, usualmente NaOH o KOH, obteniéndose rendimientos relativamente buenos, no obstante, el producto final requiere un largo proceso de lavado adicional. Debido a lo anterior se ha venido estudiando la viabilidad de los materiales tipo hidrotalcita y su potencial como catalizadores sólidos para ser empleados en la transesterificación para obtener biodiesel por vía catálisis heterogénea y con ello suprimir los altos costos y extensos tiempos de producción. En el presente trabajo se sintetizó materiales tipo hidrotalcita (Mg/Zn/Al) con una relación molar entre cationes divalente y trivalente igual a 3, y una relación molar entre los cationes divalentes igual a 2. La síntesis de los materiales se realizó mediante el método de coprecipitación a baja sobresaturación a pH constante. Posteriormente una porción del material se impregnó con Ca (OH)2 al 30 %. La muestra impregnada fue calcinada a 500 °C con el fin de originar los óxidos mixtos respectivos que le otorgan las propiedades básicas al catalizador. Los materiales obtenidos fueron caracterizados mediante termogravimetría acoplada a masas demostrándose la formación del material tipo hidrotalcita mostrándo perdidas de naturaleza endotérmica en el intervalo de 25-250C° asociada a deshidratación cristalina e interlaminar y entre 250-580°C debida a las deshidroxilaciones de las láminas, así como a la descomposición de NO3- y CO32- de la región interlaminar, este comportamiento es observado para los catalizadores HTC-01-N Y HTC-02-F y 9 fisisorción de nitrógeno, obteniéndose propiedades texturales interesantes de los catalizadores HTC-01-N, HTC-02-F Y HTC-03-C como el diámetro de poro, con un resultado promedio de 30,536323, 47,0475819 y 38,676186nm respectivamente; área específica de 98, 12 y 37 m2/g e isotermas del tipo IV con ciclos de histéresis de clase H3, comprobándose que son materiales de tipo mesoporosos. Se realizó la evaluación catalítica de los materiales en la reacción de transesterificación de un aceite vegetal comercial con metanol para la obtención de biodiesel. Después de la reacción de transesterificación se encontró un rendimiento del 95% y 87% cuando se empleó los catalizadores HTC-01-N, HTC-02-F y para el óxido mixto se encontró un rendimiento del 91%, en un porcentaje de 3 % p/p del catalizador. Se puede concluir que, este estudio abre las puertas a futuras investigaciones en el ámbito de los hidróxidos dobles laminares en la región y en sus posibles campos de aplicación.spa
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.description.degreenameQuímico(a)spa
dc.description.tableofcontents1. INTRODUCCION ......................................................................................... 10spa
dc.description.tableofcontents2. OBJETIVOS ................................................................................................ 13spa
dc.description.tableofcontents2.1 Objetivo general ........................................................................................ 13spa
dc.description.tableofcontents2.2 Objetivos específicos ................................................................................ 13spa
dc.description.tableofcontents3. ANTECEDENTE Y ESTADO ACTUAL ....................................................... 14spa
dc.description.tableofcontents4. MARCO TEORICO ...................................................................................... 15spa
dc.description.tableofcontents4.1 Generalidades sobre el biodiesel .............................................................. 15spa
dc.description.tableofcontents4.1.1 Desarrollo histórico del biodiesel ........................................................ 16spa
dc.description.tableofcontents4.1.2 ETAPAS DE PRODUCCIÓN DEL BIODIESEL .................................. 17spa
dc.description.tableofcontents4.1.2.1 Transesterificación ....................................................................... 17spa
dc.description.tableofcontents4.1.2.1.1 Principios químicos de la reacción de transesterificación ........ 18spa
dc.description.tableofcontents4.1.3 Catálisis homogénea .......................................................................... 20spa
dc.description.tableofcontents4.1.3.1 Catálisis básica ............................................................................ 20spa
dc.description.tableofcontents4.1.3.2 Catálisis ácida .............................................................................. 22spa
dc.description.tableofcontents4.1.4 Catálisis heterogénea ......................................................................... 23spa
dc.description.tableofcontents4.1.4.1 Mecanismo de transesterificación básica heterogénea ............... 24spa
dc.description.tableofcontents4.2 HIDRÓXIDOS DOBLES LAMINARES (HDLs) .......................................... 26spa
dc.description.tableofcontents4.2.1 Características y propiedades ............................................................ 27spa
dc.description.tableofcontents4.2.2 Óxidos Mixtos ..................................................................................... 29spa
dc.description.tableofcontents4.2.3 Aplicaciones de la hidrotalcita ............................................................ 29spa
dc.description.tableofcontents4.2.4 Métodos de preparación de las hidrotalcitas ...................................... 30spa
dc.description.tableofcontents4.2.4.1 Método de coprecipitación ........................................................... 30spa
dc.description.tableofcontents4.2.5 TÉCNICAS DE CARACTERIZACIÓN ................................................ 32spa
dc.description.tableofcontents4.2.5.1 Difracción de rayos (DRX) ........................................................... 32spa
dc.description.tableofcontents4.2.5.2 Microscopia electrónica de barrido (SEM) ................................... 32spa
dc.description.tableofcontents4.2.5.3 Microscopia electrónica de transmisión (TEM). ........................... 32spa
dc.description.tableofcontents4.2.5.4 Espectrofotometría de absorción atómica (AAB) ......................... 33spa
dc.description.tableofcontents4.2.5.5 Adsorción física de gases ............................................................ 33spa
dc.description.tableofcontents4.2.5.6 Espectroscopia infrarroja (ei) ....................................................... 33spa
dc.description.tableofcontents5. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL ............................................................. 34spa
dc.description.tableofcontents5.1 SÍNTESIS DEL MATERIAL ....................................................................... 34spa
dc.description.tableofcontents5.1.1 Procedimiento .................................................................................... 35spa
dc.description.tableofcontents5.2 FUNCIONALIZACIÓN DEL CATALIZADOR CON CA (OH)2 30% ............ 36spa
dc.description.tableofcontents5.3 ACTIVACIÓN TÉRMICA DEL MATERIAL TIPO HIDROTALCITA ............ 38spa
dc.description.tableofcontents5.4 CARACTERIZACIÓN DEL LOS COMPUESTOS TIPO HIDROTALCITA . 39spa
dc.description.tableofcontents5.4.1 4.5.1 Análisis térmicos ....................................................................... 39spa
dc.description.tableofcontents5.4.2 Fisisorción de N2 77K ........................................................................ 39spa
dc.description.tableofcontents5.5 ENSAYO CATALÍTICO DE LOS COMPUESTOS TIPO HIDROTALCITA EN LA REACCIÓN DE TRANSESTERIFICACIÓN .................................................. 40spa
dc.description.tableofcontents5.6 CÁLCULO DE LA DENSIDAD: UN MÉTODO FÍSICO PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL BIODIESEL .............................................................. 42spa
dc.description.tableofcontents6. RESULTADOS Y DISCUSION .................................................................... 43spa
dc.description.tableofcontents6.1 ANÁLISIS TÉRMOGRAVIMÉTRICO ........................................................ 43spa
dc.description.tableofcontents6.1.1 ANALISIS TERMOGRAVIMETRICO DE LOS MATERIALES TIPO HIDROTALCITA (HTC-01-N Y HTC-02-F). ..................................................... 44spa
dc.description.tableofcontents6.2 FISISORCIÓN DE NITRÓGENO. ............................................................. 50spa
dc.description.tableofcontents6.3 ACTIVIDAD CATALÍTICA DE LOS CATALIZADORES TIPO HIDROTALCITA EN LA REACCIÓN DE TRANSESTERIFICACIÓN DE UN ACEITE COMERCIAL ........................................................................................ 54spa
dc.description.tableofcontents6.3.1 Transesterificación de aceite comercial con metanol ......................... 54spa
dc.description.tableofcontents6.3.2 Efecto de la concentración del catalizador en la reacción de transesterificación. .......................................................................................... 55spa
dc.description.tableofcontents6.3.3 ANÁLISIS FISICOQUÍMICO DE DENSIDAD DEL PRODUCTO DE LA TRANSESTERIFICACIÓN .............................................................................. 57spa
dc.description.tableofcontents7. CONCLUSIONES ........................................................................................ 61spa
dc.description.tableofcontents8. RECOMENDACIONES ................................................................................ 63spa
dc.description.tableofcontents9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................ 64spa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.identifier.urihttps://repositorio.unicordoba.edu.co/handle/ucordoba/3086spa
dc.language.isospaspa
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias Básicasspa
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dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial 4.0 Internacional (CC BY-NC 4.0)spa
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/spa
dc.subject.keywordsBiofuelseng
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dc.subject.keywordsDouble lamellar hydroxideseng
dc.subject.keywordsTransesterificationeng
dc.subject.proposalBiocombustiblesspa
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dc.subject.proposalHidróxidos dobles laminaresspa
dc.subject.proposalTransesterificaciónspa
dc.titleSíntesis, funcionalización y caracterización de catalizadores tipo hidrotalcita por el método de coprecipitación para ensayos en reacción de transesterificaciónspa
dc.typeTrabajo de grado - Pregradospa
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