Carvão ativado a partir de resíduo têxtil: síntese, caracterização e aplicação na remoção de corante reativo em efluente sintético

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Costa, João Gabriel Bezerra
• Orientador(a): Moriyama, Andre Luis Lopes
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Efluente têxtil; Remoção de corante; Resíduo de fibra de algodão (RFA); Adsorção; Carvão ativado de tecido (CAT)
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/30256

A indústria têxtil apresenta uma altíssima demanda de recursos hídricos e, em consequência, gera grandes volumes de efluentes com elevada carga poluidora. Dentre os contaminantes presentes, os corantes têxteis, ao conferirem cor a corpos receptores, têm papel de destaque no apelo ambiental. Sob esse aspecto, neste trabalho foi proposto um aproveitamento cíclico de resíduos têxteis sólidos, cujos destinos habituais apontam para produtos com baixo valor agregado, para síntese de carvão ativado e posterior aplicação na remoção de corantes de efluentes desse mesmo setor industrial. Utilizou-se, para tanto, fibras 100% algodão (RFA), principal matriz natural da indústria têxtil. O RFA foi impregnado com H3PO4 e pirolisado em forno tubular vertical a uma taxa de 5 °Cmin-1 e permanência por 3 h em 500 °C sob fluxo de N2(g), obtendo-se o carvão ativado de tecido (CAT). Foi utilizado um carvão ativado disponível comercialmente (CAC) como parâmetro de comparação direta. O corante Novacron VermelhoS-B foi utilizado como adsorbato por enquadrar-se em categorias de vasta utilização nesse setor. O RFA demonstrou ter baixo teor de carbono fixo (Cfixo = 2,98%), estrutura semicristalina (IC = 77,88%) de celulose tipo Ia e morfologia em fita plana torcida com ausência de poros na sua superfície. Por outro lado, o RFA+H3PO4 apresentou aumento de sua estabilidade e disponibilidade de carbono para a síntese de carvão ativado pelo surgimento de pontes fosfatadas que promoveram crosslinking na matriz celulósica, resultando em um rendimento de pirólise satisfatório (hpir = 60,145 %). Os carvões CAT e CAC apresentaram morfologias irregulares, estruturas predominantemente amorfas e pontos isoelétricos próximos (pHiso = 2,62 e 2,29, respectivamente), tendo o CAT exibido propriedades texturais (SBET = 1096 m2 g-1; VTP= 0,81 cm3 g-1; dPm = 1,5 nm) superiores frente ao CAC. Os ensaios de adsorção atingiram uma remoção máxima de 75,41% e 65,36% para o CAT e CAC, respectivamente, em 12 h (pH = 2, [VSB]0 = 50 ppm, INaCl = 0,05 molL-1). Ambos os sistemas se ajustaram melhor ao modelo cinético de pseudo segunda ordem (R2 CAT = 0,995 e R2 CAC = 0,997) com constantes cinéticas de k2,CAT = 2194,163 gmg-1 min-1 e k2,CAC = 2167,879 gmg-1 min-1. Os dados de isotermas de equilíbrio denotaram um processo de adsorção físico e favorável com capacidades de adsorção máximas de qmax,CAT = 131,238 mgg-1 e qmax,CAC = 58,915mgg-1. Foi obtido um melhor ajuste ao modelo de Freundlich para o CAT (R2 = 0,991) e ao de Langmuir para o CAC (R2 = 0,999), atestando a presença de sítios heterogêneos e homogêneos de adsorção, respectivamente. Desse modo, os resultados obtidos sugerem a viabilidade da utilização desses resíduos como fonte de carbono para a produção de carvão ativado e a adequabilidade destes para a remoção de corantes.