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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/38995
ORCID: | http://orcid.org/0000-0002-4346-6519 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Tipo de acceso: | Acesso Embargado |
Fecha de embargo: | 2025-08-24 |
Título: | Desenvolvimento de barra magnética com revestimento monolítico de celulose para extração sortiva (SBSE) de glicerol em biodiesel |
Título (s) alternativo (s): | Development of a monolithic cellulose stir bar for the sorptive extraction of glycerol in biodiesel |
Autor: | Martins, Pablo Henrique Silva |
Primer orientador: | Faria, Anizio Marcio de |
Primer miembro de la banca: | Queiroz, Maria Eliana Lopes Ribeiro de |
Segundo miembro de la banca: | Santos, Alexandre Soares dos |
Resumen: | A transesterificação do óleo vegetal com álcoois de cadeia curta resulta na produção do biodiesel e do glicerol como co-produto. Após purificação, o teor máximo de glicerol livre no biodiesel não deve exceder 0,02 % (m/m), uma vez que sua presença pode entupir o bico de injeção, liberar vapores tóxicos durante a combustão e causar danos ao motor. O teor de glicerol é um parâmetro importante de qualidade do biocombustível. Os métodos oficiais para determinar o teor de glicerol livre no biodiesel empregam a cromatografia gasosa com detecção por ionização em chama, requerendo o uso de derivatizante, padrões internos e condições instrumentais próximas ao limite dos equipamentos. Nesta proposta buscou-se desenvolver um método alternativo para determinação de glicerol livre em biodiesel mais simples, sustentável, econômico e acessível aos laboratórios de análise. O método foi baseado na extração do glicerol do biodiesel, empregando a extração sortiva em barra de agitação (SBSE), preparada em laboratório, e a cromatografia líquida de alta eficiência com detecção por índice de refração como técnica de análise. A barra de agitação foi preparada pelo revestimento de imãs de neodímio com celulose monolítica sintetizada pelo método de separação de fases induzida por um não-solvente. Os monolitos foram produzidos a partir do acetato de celulose comercial que foi posteriormente convertido em celulose por hidrólise alcalina. A confirmação da obtenção do monolito de celulose ocorreu pelo desaparecimento de sinais característicos dos grupos acetato por espectroscopia no infravermelho, e pela mudança de propriedades térmicas do material por calorimetria exploratória diferencial. Os monolitos apresentaram estrutura hierarquicamente porosa como observado por microscopia eletrônica de varredura. As barras de agitação de celulose monolítica foram empregadas na otimização da extração de glicerol do oleato de metila fortificado, obtendo tempo de adsorção de 60 min e de dessorção de 15 min, temperatura de 70 °C, água como solvente de dessorção e comprimento da barra de agitação de 10×5 mm, resultando em uma taxa de recuperação de 93,6 ± 2,1 % (m/m) de glicerol. A metodologia proposta foi validada, resultando em limites de detecção de 6,6 × 10-5 % (m/m) e de quantificação de 2,9 × 10-4 % (m/m), boa linearidade e alta sensibilidade de resposta analítica. Os resultados de determinação de glicerol livre no biodiesel foram comparáveis ao método AOCS ca. 14-56 com a vantagem de requerer poucas etapas, baixa manipulação do analista, baixo custo e não usar qualquer reagente químico prejudicial ao ambiente, sendo totalmente compatível com os princípios de sustentabilidade. |
Abstract: | The transesterification of vegetable oil with short-chain alcohols results in biodiesel and glycerol as a co-product. After purification, the maximum content of free glycerol in biodiesel must not exceed 0.02 % (m/m) since its presence can clog the injection nozzle, release toxic vapors during combustion and cause damage to the engine. The glycerol content is an essential biofuel quality parameter. The official methods to determine the free glycerol content in biodiesel employ gas chromatography with flame ionization detection, requiring derivatizing reagents, internal standards, and limited instrumental conditions. In this proposal, we developed an alternative method for determining free glycerol in biodiesel that is simpler, sustainable, economical, and accessible to analysis laboratories. The methodology was based on glycerol extraction from biodiesel using a lab-made stir bar sorptive extraction (SBSE) and high-performance liquid chromatography with refractive index detection as an analytical technique. The sorptive stir-bar was prepared by coating neodymium magnets with monolithic cellulose, synthesized by the non solvent-induced phase separation method. We produced monoliths using commercial cellulose acetate, which was converted into cellulose by alkaline hydrolysis. The cellulose monolith was confirmed by the disappearance of acetate group signs in infrared spectroscopy and by the thermal properties of the monoliths by differential scanning calorimetry. The monoliths showed a hierarchically porous structure by scanning electron microscopy. Glycerol extraction from the fortified methyl oleate was optimized using the monolithic cellulose stir bars, obtaining an adsorption time of 60 min and a desorption time of 15 min, a temperature of 70 °C, water as a desorption solvent and bar length of stirring of 10 × 5 mm, resulting in a recovery rate of 93.6 ± 2.1 % (m/m) of glycerol. The proposed methodology was validated, resulting in limit of detection of 6.6 × 10-5 % (m/m) and limit of quantification of 2.9 × 10-4 % (m/m), good linearity, and high response sensitivity analytics. The results for determining free glycerol in biodiesel were comparable to the AOCS ca. 14-56 with the advantage of requiring few steps, low manipulation by the analyst, low cost, and not using any chemical reagent harmful to the environment, being fully compatible with the principles of sustainability. |
Palabras clave: | cromatografia líquida liquid chromatography índice de refração refractive index barra de agitação sortiva sorptive stir bar acetato de celulose cellulose acetate monolito monolith |
Área (s) del CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA |
Tema: | Biocombustíveis Biodiesel Cromatografia a líquido Refração |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editora: | Universidade Federal de Uberlândia |
Programa: | Programa de Pós-graduação em Biocombustíveis |
Cita: | MARTINS, Pablo Henrique Silva.Desenvolvimento de barra magnética com revestimento monolítico de celulose para extração sortiva (SBSE) de glicerol em biodiesel. 2023. 82 f. Dissertação (Mestrado em Biocombustíveis) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.480. |
Identificador del documento: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.480 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/38995 |
Fecha de defensa: | 14-ago-2023 |
Aparece en las colecciones: | DISSERTAÇÃO - Biocombustíveis |
Ficheros en este ítem:
Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
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DesenvolvimentoBarraMagnética.pdf Hasta 2025-08-24 | Dissertação | 5.61 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir Request a copy |
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