Síntese e caracterização de materiais carbonados ativados a partir de resíduos vegetais de castanha do Pará e serragem de madeira e sua utilização como adsorventes na remoção de contaminantes emergentes

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Lima, Diana Ramos
• Orientador(a): Lima, Éder Cláudio
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Carvão ativado; Adsorção; Remoção de contaminantes; Tratamento de efluentes
• Palavras-chave em Inglês: Activated carbon; Biochar; Magnetic activated biochar; Leaching; Adsorption; Emerging Contaminants
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/249736

A presente tese investigou metodologias para o preparo de carvões ativados, usando como precursores carbonáceos os resíduos da Castanha do Para (Bertholletia excelsa) e da serragem do Sapelli (Entandrophragma cylindricum) bem como a aplicação desses carvões como adsorventes em efluentes contendo contaminantes de preocupação emergente. A tese é apresentada no formato de 3 artigos, já publicados em periódicos internacionais com classificação Capes A1 e B1. As metodologias de preparo dos carvões tiveram dois enfoques: i) a melhoria das propriedades texturais (área superficial e volume de poros); ii) atribuição de caraterísticas magnéticas sem perder potencialidade como adsorvente. Na primeira investigação usando os resíduos da Castanha do Pará (CCP) buscou-se entender o efeito da temperatura de pirolise na preparação do carvão ativado, sendo preparado pastas na proporção de 1:1 (CCP: ZnCl2) e a pirolise realizada nas temperaturas de 600°C e 700°C, denominados respectivamente CCP600 e CCP700. Na segunda investigação, também usando os resíduos da Castanha do Pará (CCP) a pesquisa focou os estudos na influência da quantidade de Cloreto de Zinco na preparação dos carvões, sendo produzido carvões na proporção 1:1 (CCP : ZnCl2) e na proporção 1:1.5 (CCP : ZnCl2), denominados respectivamente BNS1.0 e BNS1.5, ambos pirolisadas 600°C. Na terceira investigação a serragem de Sapelli foi usada como precursor dos carvões ativados e os estudos foram direcionados para o preparo de materiais magnéticos, onde apurou-se misturas de Sapelli com Cloreto de níquel (NiCl2) - ( 1:1), bem como a mistura Sapelli: Cloreto de Zinco (ZnCl2): Cloreto de Níquel (NiCl2) – (1:1:1), ambas as pastas foram pirolisadas a 700°C. Nesse estudo ainda se investigou duas formas de eliminação dos inorgânicos do carvão ativado, a lixiviação com ácido clorídrico (0.1M) sob refluxo e a lixiviação assistida por ultrassom (US- 15 min, 600 W), obtendo-se quatro compósitos: SNiAL, SNiUS, SNiZnAL, SNiZnUS. Todos os carvões foram caracterizados por análise elementar de CHN/O, a razão hidrofóbica/hidrofílica, FTIR, TGA, titulação modificada de Bohem, BET/BJH e para a última investigação caracterizou-se os carvões quanto a magnetização usando o VSM. Essas análises mostram que os adsorventes têm diferentes grupos polares, o que confere uma superfície hidrofílica. Quanto às propriedades texturais o CCP600 e CCP700 apresentaram área superficial e volume total de poros de 1457 m2. g-1 e 0.275 cm3.g-1 e 1419 m2.g-1 e 0.285 cm3.g-1 respectivamente, o BNS 1:0 e o BNS 1:1,5 apresentaram 1457 m2.g-1 e 0.5486 cm3.g-1; 1640 m2. g-1 e 0.7947 cm3. g-1; enquanto SNiAL, SNiUS, SNiZnAL, SNiZnUS apresentaram área superficial e volume total de poros de 384 m2.g-1 e 0,136 cm3.g-1; 396 m2.g-1 e 0,147 cm3 g-1; 1628 m2.g-1 e 0,660 cm3 g-1; 1212 m2.g-1 e 0,497 cm3.g-1, respectivamente. No que tange ao magnetismo os carvões ativados atingiram saturação de magnetização (Ms) de 6.86 (emu/g) para SNiZnAL; 10.81 (emu/g) para SNiZnUS; 15.00 (emu/g) para SNiAL e 12.59 (emu/g) para SNiUS. As metodologias propostas possibilitaram inferir que variação de 100°C na pirólise dos precursores não causou modificações significativas nas propriedades texturais dos carvões bem como possibilitou validar que o cloreto de zinco favorece o incremento das propriedades texturais, ademais foi possível identificar que o processo de lixiviação via ultrassom pode ser usado a favor da manutenção das propriedades magnéticas do carvão. Os ensaios de adsorção possibilitaram atestar a eficiência dos carvões produzidos como adsorvente de contaminantes emergentes de diferentes classes.