A utilização de resíduos sólidos como materiais precursores para a produção de carvão
ativado é uma alternativa que, além de propiciar um novo destino para esses materiais, pode ser aplicada no tratamento de efluentes contendo corantes. Nesse contexto, o presente trabalho teve por objetivo avaliar a capacidade de adsorção de amostras de carvão ativado preparadas a partir de resíduos da produção de farinha de trigo. Inicialmente, as amostras de resíduo foram ativadas termicamente em diferentes temperaturas (350 °C, 450 °C, 550 °C e 650 °C) e, em seguida, ativadas quimicamente utilizando peróxido de hidrogênio. Após a preparação, os carvões ativados foram caracterizados por meio de espectroscopia no infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), da análise termogravimétrica (TG), da microscopia eletrônica de varredura (MEV) e da análise de área superficial específica pelo método de
Brunauer-Emmett-Teller (BET). As amostras de carvão ativado foram igualmente avaliadas através de estudos de adsorção para a remoção do corante catiônico azul de metileno e do corante aniônico índigo carmim. Os espectros de FT-IR evidenciaram a completa carbonização dos resíduos da produção de farinha de trigo nas diferentes temperaturas de ativação. As análises de TG mostraram que houve a degradação de materiais lignocelulósicos no segundo estágio de decomposição. Os resultados de MEV mostraram que a estrutura dos materiais apresenta uma morfologia bastante heterogênea, com partículas de formas e tamanhos variados. Em relação à área superficial específica (BET), a maior área encontrada foi para a amostra CAS550 (296,026 m² g-1). A área superficial específica aumentou com o aumento da temperatura de ativação dos carvões, o que possibilitou que o material fosse
ativado. Também se observou que a estrutura dos carvões ativados é constituída, na maior parte, por mesoporos (tamanho dos poros > 20 Å). Em relação aos ensaios de adsorção utilizando o azul de metileno como adsorvato, a isoterma que melhor se ajustou os dados experimentais foi a de Freundlich. Para os ensaios utilizando o índigo carmim como adsorvato, a isoterma que também melhor se ajustou foi a de Freundlich, com exceção para as amostras de carvões obtidas a partir de palha, nas quais a isoterma que melhor se ajustou foi a de Langmuir. Dentre os materiais estudados, a amostra de carvão que apresentou a maior capacidade de adsorção para o azul de metileno foi aquela ativada em 450 °C, onde o valor de KF foi de 5.569 mg kg -1 para a amostra de carvão PF450. Os valores de KF para as amostras de carvão utilizando o índigo carmim não foram muito satisfatórios, no entanto o valor de Adsmáx foi de 1.667 mg kg-1 para a amostra PAL450. Por fim, os carvões ativados produzidos mostraram-se bons adsorventes para a remoção dos corantes, em especial o azul de metileno, podendo ser uma alternativa para a reutilização de resíduos, minimizando impactos
ambientais. / The use of solid waste as precursor materials for the production of activated carbon is an alternative that, in addition to providing a new destination for these materials, can be applied in the treatment of effluents containing dyes. In this context, the present work aimed to evaluate the adsorption capacity of activated carbon samples prepared from wheat flour production residues. Initially, the residue samples were thermally activated at different temperatures (350 °C, 450 °C, 550 °C and 650 °C) and then chemically activated using hydrogen peroxide. After preparation, activated carbons were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Thermogravimetric (TG), Scanning Electron Microscopy (SEM) and specific surface area using the Brunauer-Emmett-Teller (BET) method. Activated carbon samples were also evaluated through adsorption studies for the removal of methylene blue cationic dye and indigo carmine anionic dye. FT-IR spectra showed the complete carbonization of the residues of wheat flour production in different activation temperatures. The TG analyzes showed that there were degradation of lignocellulosic materials in the second stage of decomposition. SEM results showed that the structure of the materials has a very heterogeneous morphology, with particles of varied shapes and sizes. In relation to the specific surface area (BET), the largest area found was for the CAS550 sample (296,026 m² g-1). The specific surface area increased with the increase of the activation temperature of the coals, which allowed the material to be activated. It was also observed that the structure of the activated carbons consists, for the most part, of mesopores (pore size > 20 Å). In relation to the adsorption tests using methylene blue as adsorbate, the isotherm that best fit the experimental data was Freundlich. For the tests using indigo carmine
as adsorbate, the best fit isotherm was Freundlich, except for coals samples obtained from straw, in which the best fit is the Langmuir isotherm. Among the materials studied, the coal sample with the highest adsorption capacity for methylene blue was activated at 450 °C, where the KF value was 5,569 mg kg-1 for the PF450 coal sample. The KF values for the charcoal samples using indigo carmine were not very satisfactory, however the Adsmax value was 1,667 mg kg-1 for the PAL450 sample. Finally, the activated carbons produced were good adsorbents for the removal of the dyes, especially methylene blue, and could be an alternative for the reuse of waste, minimizing environmental impacts.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ucs.br:11338/3376 |
| Date | 27 October 2017 |
| Creators | Vendruscolo, Cassiane Cheffer |
| Contributors | Malvessi, Eloane, Andrade, Mara Zeni, Miranda, Luis Alcides Schiavo, Beal, Lademir Luiz |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UCS, instname:Universidade de Caxias do Sul, instacron:UCS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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