PREPARAÇÃO DE CARVÃO ATIVADO A PARTIR DE PINUS CARIBAEA E AVALIAÇÃO DO PODER ADSORVENTE FRENTE A SOLUÇÕES DE AZUL DE METILENO.

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Materiais

Autores

de Souza, M.A. (INSTITUTO FEDERAL DO NORTE DE MINAS-MONTES CLAROS) ; Magalhães, D.R. (INSTITUTO FEDERAL DO NORTE DE MINAS-MONTES CLAROS)

Resumo

A adsorção por carvão ativado, adsorvente, é produzido por material com alto teor de carbono (CLAUDINO, 2003), é um método utilizado em processos de purificação de efluentes contaminados (Werlang et al., 2013). Nesse trabalho analisou-se a influência das variáveis do processo de produção de carvão ativado da folha de pinus Caribaea a partir de dois parâmetros (tempo e temperatura de carbonização/ativação) por via química com o carbonato de potássio, na razão de 1:1. Avaliou-se o índice de adsorção do azul de metileno. As condições de preparo do carvão foram: tempos (1800 - 3600 - 5400)segundos e temperatura final de carbonização/ativação 673 ± 276 K e 773 ± 276 K. O carvão produzido a 673 ± 276K e 5400 segundos adsorveu 71,8725 mg adsorbato/g carvão.

Palavras chaves

tratamento de efluente; resíduo; adsorvente

Introdução

Os resíduos da indústria madeireira no Brasil vêm de coníferas e folhosas, principalmente, do Pinus e Eucalipto, sendo considerados resíduos: folhas, tocos de caules, serragem e o cavaco. Estes resíduos têm várias aplicações como produção de carvão ativado (CA) a partir da casca e da serragem de Pinus (PEREIRA, 2010; ALBUQUERQUE, 2006; BALLONI, 2009; SAZAKI et al., 2014; POZZETTI et al., 2013; STREY et al., 2010). A produção de CA se apresenta como uma via promissora, pois ao direcionar os resíduos da indústria madeireira para sua produção, possibilita a indústria em questão a se adequar às exigências ambientais e ainda trás o benefício de se agregar valor a estes resíduos, por se criar um material com altas capacidades adsorptivas, com inúmeras utilidades, podendo se citar a remoção de contaminantes de efluentes diversos (AGUIAR et al., 2014). As folhas de pinus, resíduos da indústria madeireira, são bastante significativas. Segundo Wojciechowski et al., (2003) elas representam 4% do total da árvore Pinus Elliottii Engelman. Por isso é justificável avaliar a possibilidade de produção de CA a partir das folhas de Pinus Caribaea (PC). A produção de CA, material carbonáceo poroso de forma microcristalina, não grafítica, deve conciliar materiais precursores alternativos e métodos que diminuam o consumo de energia (PEREIRRA, 2010). A produção de CA envolve duas etapas: a carbonização do precursor, produz uma massa de carbono fixa, (ZHONGHUA et al., 2001) e a ativação, química, aumenta a superfície interna do CA, geralmente, ocorre entre 673 e 1073 K(SOARES, 2001). O trabalho pretende investigar a influência das variáveis (tempo e temperatura de carbonização/ativação) no processo de produção de CA a partir da folha de PC na adsorção de azul de metileno (AM).

Material e métodos

O material vegetal foi coletado em Montes Claros – MG, levado ao laboratório do IFNMG - Montes Claros-MG, lavado com água deionizada, seco à temperatura ambiente 303K. A preparação do Carvão, bem como sua ativação foi baseada no método de Schettino Jr. (2004). Preparou-se uma mistura composta de pinus caribaea (PC) e de carbonato de potássio PA, Anidro (Êxodo Científica), na razão de 1:1 e água deionizada. A mistura foi seca em estufa a 383 ± 277 K por 12 horas e armazenado. Posteriormente, colocada em 2 tubos cilíndricos de ferro galvanizado de 0,14m de comprimento, 0,025 m de diâmetro e volume de 6,872x10-3m3 que foram hermeticamente fechados e levado à mufla, Q- 318M21 nº série 145, com rampa de aquecimento de 4,72k.s-1 e aquecido à duas temperaturas de carbonização/ativação de 673 ± 274k e de 773 ± 274k. As condições de cada experimento foram em triplicata. Os níveis das variáveis foram de acordo estudos prévios e segundo Alburquerque Júnior et. al. (2002), Baçaoui et al (2001). Após o resfriamento, o CA foi lavado até que a água de lavagem apresentasse um valor de pH entre 6,0 a 6,5 e seco em estufa a 383 ± 277k por 8,0 horas. Fez-se ensaios de adsorção por meio de solução de AM (Merck) de acordo Lussier et al (1994) à temperatura de 298 ± 275 K em banho termostático Dbnof, sob agitação, por duas horas. Usou-se espectrofotometria de absorção de UV-Vis (espectrofotômetro BEL 1105 Photonics) a 625 nm. Usou-se uma solução de AM 1000mg/L para obter as concentrações (20, 40, 80, 100, 200, 300, 400, 500 e 1000) mg/L e 0,2 g de CA. Construiu-se isotermas de adsorção ajustando-as ao modelo de Langmuir.

Resultado e discussão

A tabela 1 mostra a temperatura e o tempo empregados, a adsorção (g adsorbato /g CA) e o coeficiente de determinação para o modelo de Langmuir encontrados no CA produzido. A adsorção do AM pelo CA produzido a 773 ± 274 K aumenta para um tempo de 1800s para 3600s e decaindo a 5400s. Quanto maior a mesoporosidade do CA maior a probabilidade de adsorção, indicando que a carbonização/ativação foi decisiva no aumento de mesoporos, CAs com diâmetro maior que 2nm e menor que 50nm (IUPAC), destes. Castro (2009) verificou que carvões com maior quantidade de mesoporos possuem maior adsorção de AM, porém esta capacidade é afetada também pela área superficial e superfície química. No tempo de 5400s a queda na adsorção pode ser explicada devido à influência da superfície química que se tornou mais hidrofóbica (BOLIGNON, 2015). Uma exposição maior do precursor a temperatura de 773 ± 274 K pode ter contribuído para uma desintegração da estrutura carbônica do CA, obstruindo os poros, prejudicando o processo de adsorção de AM. O CA que mais adsorveu AM, 71.8725 mg adsorbato/g CA, foi aquele produzido no tempo de 5400s e temperatura 673 ± 274 K. Um tempo maior numa temperatura menor foram as condições melhores para um CA mais eficiente, contribuindo pra um aumento bem mais expressivo de mesoporos e consequentemente uma maior adsorção de AM. Ajustando os dados ao modelo de Langmuir, adsorção em condições ideais, verifica que quanto maior a capacidade adsortiva do material, maiores serão os valores de qm, adsorção máxima (BORGES, 2016). Outros parâmetros influenciam o processo de adsorção como o pH da solução, grupos ácidos/básicos, cinética de adsorção, ponto de carga zero, teor de cinzas, carbono fixo (DIAS, 2013). O ajuste dos dados ao modelo de Langmuir, tiveram R^2 acima de 0,95.

A tabela 1 mostra a temperatura e o tempo empregados, a adsorção ( g adsorbato /g CA) e o R2 para o modelo de Langmuir, encontrados no CA produzido.

Conclusões

A temperatura e o tempo são parâmetros significativos no processo de produção de CA, tanto podem contribuir positivamente quanto negativamente. O CA de maior adsorção de AM foi o produzido a 673 ± 276 K e 5400 segundos, adsorvendo 71,8725 mg adsorbato/gCA. Os dados de adsorção se adequaram bem ao modelo de Langmuir. A mesoporosidade é um parâmetro importante no fenômeno da adsorção, mas outros fatores devem ser avaliados como ponto de carga zero, para que as condições de adsorção sejam as mais favoráveis. O material precursor pode ser considerado uma boa alternativa à produção de CA.

Agradecimentos

Ao orientador professor dr:. Daniel Rodrigues Magalhães, Instituto Federal do Norte de Minas Gerais – IFNMG- Montes Claros, 57º Congresso Brasileiro de Química.

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