[pt] ESTUDO DA DECOMPOSIÇÃO TÉRMICA DE SULFATOS NA PRESENÇA DE AGENTES REDUTORES GERADOS IN-SITU

[en] STUDY OF SULFATES THERMAL DECOMPOSITION UNDER THE PRESENCE OF IN-SITU GENERATED REDUCING AGENTS

[pt] MUHAMMAD SALEH HAYAT

[pt] TERMOGRAVIMETRIA

[pt] SULFATO METALICO

[pt] MODELAGEM CINETICA

[pt] BAGACO DE CANA DE ACUCAR

[en] THERMOBALANCE

[en] METAL SULFATE

[en] KINETIC MODELING

[en] SUGARCANE BAGASSE

[pt] Este estudo investiga a decomposição térmica do sulfato de magnésio heptahidratado e do sulfato de níquel hexa-hidratado por análise termogravimétrica (TGA) e modelagem cinética, utilizando grafite e bagaço de cana como agentes redutores. Para o sulfato de magnésio heptahidratado, foram observados três estágios de desidratação até o estado anidro em aproximadamente 300 graus C, estabilidade até 950 graus C e decomposição em MgO a 1050 graus C; o grafite reduziu a temperatura inicial para aproximadamente 900 graus C, enquanto o bagaço teve efeito mínimo. O sulfato de níquel hexa-hidratado desidratou até aproximadamente 300 graus C e se decompôs em NiO a aproximadamente 820 graus C; o grafite antecipou a decomposição entre 120–200 graus C, e o bagaço deslocou levemente para aproximadamente 300 graus C devido a voláteis. A energia de ativação (Ea) para o sulfato de magnésio heptahidratado caiu de 321,93 kJ·mol (-1) (puro) para 82,62 kJ·mol(-1) com 10 por cento de grafite, estabilizando em aproximadamente 100 kJ·mol (-1) em proporções maiores; a ordem de reação (aproximadamente 1,36) indicou controle químico. Para o sulfato de níquel hexa-hidratado, a Ea diminuiu de 130,05 kJ·mol (-1) (puro) para 82,62 kJ·mol(-1) (70 por cento-30 por cento grafite), enquanto o bagaço reduziu modestamente para 123,74 kJ·mol (-1). Os resultados evidenciam o papel catalítico do grafite, reduzindo temperaturas e Ea, e destacam a relevância de redutores à base de carbono para maior eficiência energética no processamento de sulfatos.

[en] This study investigates the thermal decomposition of magnesium sulfate heptahydrate and nickel sulfate hexahydrate using thermogravimetric analysis (TGA) and kinetic modeling. The experiments were performed on 10 mg samples with different stoichiometric ratio of sulfate to in-situ generated reducing agent, employing graphite and sugarcane bagasse as reductants. TGA results for pure magnesium sulfate heptahydrate revealed three dehydration stages, leading to an anhydrous state at 300 degrees C, stability until 950 degrees C, and decomposition into MgO at 1050 degrees C. Graphite reduced the decomposition onset temperature to 900 degrees C, while sugarcane bagasse had minimal influence. For sulfate hexahydrate, dehydration occurred up to approximately 300 degrees C, with complete decomposition into NiO at 820 degrees C. Graphite lowered the decomposition onset by 120 200 degrees C, while sugarcane bagasse induced a minor shift to 300 degrees C due to volatile release. Kinetic analysis showed that the activation energy (Ea) for pure magnesium sulfate heptahydrate was 321.93 kJ·mol (-1), decreasing significantly to 82.62 kJ·mol(-1) with 10 percent graphite. With increasing graphite content, Ea values were 100.23 kJ·mol(-1) (80 percent-20 percent) and 101.82 kJ·mol(-1) (70 percent-30 percent), indicating a saturation effect. The reaction order was 1.36, suggesting a chemically controlled process. For sulfate hexahydrate, Ea dropped from 130.045 kJ·mol(-1) (pure) to 82.62 kJ mol(-1) with a 70 percent -30 percent graphite mixture, whereas sugarcane bagasse resulted in a modest reduction to 123.74 kJ·mol(-1).These findings underscore the significant role of carbon-based reducing agents in modifying sulfate decomposition behavior. Graphite demonstrated a strong catalytic effect, reducing decomposition temperatures and activation energy, thereby enhancing energy efficiency in sulfate processing.

ROGERIO NAVARRO CORREIA DE SIQUEIRA

ARTUR SERPA DE CARVALHO REGO

ROGERIO NAVARRO CORREIA DE SIQUEIRA

FRANCISCO JOSE MOURA

ARTUR SERPA DE CARVALHO REGO

LAURINDO DE SALLES LEAL FILHO

2025-11-27

2025-04-14

[pt] TEXTO

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INGLÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=74376@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=74376@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.74376