ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: APLICAÇÃO DO CARVÃO ATIVADO DE BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR E ENDOCARPO DE COCO NO ABRANDAMENTO DA DUREZA NA ÁGUA
AUTORES: JAGUARIBE E. F., OLIVEIRA M. F. D. DE, VIEIRA H. M., MEDEIROS L. DE L., PORPINO K. K. P., CRISPIM S. C., E SOUTO U. T. C. P.- UFPB
RESUMO: A dureza é definida como a soma de cátions polivalentes presentes na água e expressa ppm de CaCO3.Os principais íons que conferem dureza à água são cálcio e magnésio.O abrandamento consiste na eliminação parcial destes sais,proporcionando um menor consumo de detergentes,controle da formação de incrustações e a prevenção da corrosão(AYRES,1999).Alguns processos podem ser adotados para o abrandamento como cal soda,trocador iônico e carvão ativado.Utilizaram-se carvões ativados para o abrandamento da dureza devido à presença dos íons cálcio e magnésio,obtidos do bagaço de cana-de-açúcar(ativado fisicamente)e endocarpo de coco ativado quimicamente.Os carvões mostraram um grau considerável de adsorção destes íons,destacando-se o carvão ativado quimicamente uma redução de até 74%na dureza total.
PALAVRAS CHAVES: dureza, abrandamento e carvão ativado.
INTRODUÇÃO: Existem dois tipos de dureza temporária e dureza permanente.A primeira é devido à presença de bicarbonato de cálcio e magnésio que são precipitados pela ação de calor ou agentes alcalinos.A segunda ocorre pela presença de sulfatos,nitratos ou cloretos que são precipitados em presença de substâncias alcalinas.Águas industriais duras ocasionam a corrosão e perda de eficiência na transmissão de calor em caldeiras(EUVRARD et al,1997),formação de filmes e depósitos na superfície de equipamentos.
A ativação do carvão é uma modificação física,em que a superfície das partículas é aumentada pela redução de hidrocarbonetos.As propriedades do carvão ativado dependem não apenas da matéria-prima,mas também,do método de ativação utilizado.Existem dois métodos de ativação:química e física.A química envolve impregnação de agentes desidratantes antes da carbonização(NARSRIN et al,2000),e a física consiste na reação do carvão com gases contendo oxigênio combinado.Neste trabalho,carvões ativados química e fisicamente são utilizados na remoção do carbonato de cálcio e magnésio em água de poço artesiano.
MATERIAL E MÉTODOS: As matérias primas utilizadas para a produção do carvão foram:endocarpo de coco e bagaço de cana-de-açúcar.O endocarpo de coco foi triturado e peneirado ficando com uma granulométria de 2 a 4cm,e impregnado com H3PO4 numa razão de 120%(massa da matéria-prima e reagente),por um tempo de 30mim, e depois desidratado.
As carbonizações realizaram-se num forno rotativo da CHINO,adotando os seguintes parâmetros:temperaturas máximas limites entre 450 e 800°C;duas razões de aquecimentos,10 e 25°C/min,e tempos de residências de 20 e 30min.A carbonização do endocarpo ativado quimicamente ocorreu na presença de nitrogênio enquanto a carbonização do bagaço na presença de vapor d’água.
A água usada nos experimentos foi proveniente de um poço artesiano.Uma coluna de leito fixo foi montada,na qual foi usada uma massa de 5g de carvão ativado.A filtração ocorreu em fluxo contínuo com vazões de 10 e 20mL/min.Após as filtrações o filtrado era coletado e a dureza determinada através do método clássico de titulação de volumetria de complexação(BACCAN et al,1985).Resultados de área superficial(BET),diâmetro médio,volume e superfície de microporo foram medidos a 77K no microporosímetro da Micromeritics.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os carvões ativados produzidos foram caracterizados como pode ser observado na Tabelas 1.O carvão ativado quimicamente de endocarpo apresentou uma área porosa superior ao carvão ativado fisicamente de bagaço.Os poros podem ser classificados quanto ao tamanho,segundo a IUPAC,pelas suas propriedades adsortivas em microporoso, mesoporoso e macroporoso,ver Tabela 2(GREGG et al,1982).Observa-se que os carvões usados no experimento são mesoporosos(Tabela 1),os quais são importantes para a adsorção de moléculas grandes e proporcionam a maioria da área superficial para carvões impregnados com produtos químicos (GREGG et al,1982).
A água in-natura apresentou um valor de dureza total de 163ppm de CaCO3 e MgCO3,e uma dureza conferida pelo carbonato de cálcio de 130ppm,a água analisada é dura.Posteriormente a água dura numa vazão de 20mL/min,foi submetida a duas filtrações distintas,a primeira foi usado o carvao de endocarpo no leito fixo e a segunda o carvão de bagaço.Com o carvão ativado quimicamente a dureza total passou a 42ppm,uma redução de 74%,e usando o carvão ativado fisicamente a dureza total foi de 94ppm,redução de 43%.Com vazão de 10mL/min teve resultados relevenates,Tabela 3.
CONCLUSÕES: O uso de carvão ativado mostrou-se eficiente(redução de 74%)no abrandamento da dureza conferida por carbonatos de cálcio e magésio.O carvão de endocarpo de coco ativado quimicamente foi mais eficiente que o carvão de bagaço de cana-de-açúcar fisicamente ativado,possivelmente por ter apresentado maior de mesoporos em sua estrutura(Tabela 1)e uma área porosa de 836,5 m²/g,isto é bem maior do que a do carvão de bagaço limitada em 466m²/g.Notou-se que o tempo de contato com o carvão teve influência na adsorsão dos íons,com vazão de 20mL/min a redução(74%)foi maior que na vazão de 10mL/min(22%).
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:1. AYRES F. Morgado, Apostila de águas naturais, Universidade Federal de Santa Catarina,1999; http://lema.enq.ufsc.br/Arquivos/AGUAS%20NATURAIS.htm
2. BACCAN N.; ANDRADE J. D de; GODINHO O. E. S., Química Analítica Quantitativa Elementar,Ed. Unicamp, São Paulo, p. 102-117, 1985.
3. EUVRARD M., LEROY Ph and LEDION J. Efects and consequences of electric treatment in preventing scaling of drinking water systems, Aqua, 46, 71-83, 1997.
4. GREGG, S. J.; SING, K. S. W.; Adsorption, Surface Area and Porosity. Academic Press 2, p. 40-48, London, 1982.
5. NARSRIN, R. K.; CAMPBELL, M.; SANDI, G.; GOLAZ, J.; Production of Micro- and Mesoporous Activated Carbon from Paper Mill Sludge. Carbon 38, p. 1905-1915, Chicago, 2000.