ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Obtenção de carvão ativado polimérico a partir de uma resina exaurida e descartada do processo industrial petroquímico
AUTORES: OLIVEIRA, B. R. (IFG) ; OLIVEIRA, S. B. (IFG) ; RABELO, D. (UFG) ; OTTO, C. R. N. (UFG)
RESUMO: A química dos materiais visa obtenção de novos produtos que sejam promissores tanto no quesitos econômico como sustentáveis e não agressivos ao meio ambiente. O carvão ativado polimérico (CAP) é caracterizado por apresentar até milhares de unidades de área superficial específica, elevada estabilidade térmica, inércia química e superfície química regular. Este trabalho descreve a síntese de carvão ativado polimérico a partir de uma resina exaurida e descartada dos processos industriais petroquímicos.
PALAVRAS CHAVES: resina. carvão. síntese.
INTRODUÇÃO: A Química de Materiais trata da síntese, estrutura, propriedades e aplicações dos materiais, sobretudo daqueles associados com o avanço de diferentes tecnologias. Porque coloca em destaque o conhecimento, o saber e o fazer químicos, como no caso dos polímeros sintéticos, obtidos por rotas químicas. Esses aspectos explicitam a Química de Materiais como uma das principais fronteiras da Química e, especialmente, como uma atividade relevante, que produz vantagens diferenciais e competitivas a favor do desenvolvimento crescente de uma indústria nacional, de intensa base tecnológica.
Materiais de carbono têm sido aplicados em diferentes campos, devido ao seu desempenho e propriedades únicas. O carvão ativado polimérico (CAP) é caracterizado por apresentar até milhares de unidades de área superficial específica, elevada estabilidade térmica, inércia química e superfície química regular. O carvão ativado possui várias aplicações. Tais como: Filtros para tratamento de água, medicamento para desintoxicações e suporte catalítico[1, 2, 3, 4 e 5].
O objetivo deste trabalho foi à síntese de CAP a partir de uma resina de troca iônica exaurida e descartada da rota dos processos industriais petroquímicos.
MATERIAL E MÉTODOS: Reagentes Equipamentos:
-Ácido clorídrico – Labsynth Produtos para Laboratórios Ltda.; P. A.
-Biftalato de potássio – Quimibrás Indústrias Químicas S. A.; P. A.
-Fenolftaleína – E. Merck A. G.; P. A.
-Hidróxido de sódio – VETEC Química Fina Ltda.; P. A.
-Nitrogênio gasoso – White Martins 5.0 Analítico.
-Mufla de aquecimento Marconi;
-Microscópio ótico Olympus System modelo BX40;
-Analisador automático de adsorção física de nitrogênio Micromeritics, modelo ASAP 2010;
-Estufa de aquecimento ética.
-Espectrômetro de absorção atômica em chama Perkin-Elmer 306.
Os principais reagentes utilizados neste trabalho foram usados como recebidos. A resina Amberlyst 15 foi doada pela BRASKEN Petroquímica.
Método:
Dividiu-se a amostra em duas porções. Uma amostra passou pelo processo de limpeza (RCL), enquanto que na outra amostra determinou-se a capacidade de troca iônica da resina sem limpeza (RSL).
1° Limpeza da resina percolando-a com ácido clorídrico 5%;
2° Determinação da capacidade de troca iônica;
3° As concentrações de ferro, vanádio e cobre nas resinas, antes e após o processo de limpeza, foram realizadas em um equipamento Perkin-Elmer 306.
Decidiu-se continuar as próximas etapas apenas com a amostra RCL pois a mesma possui melhores propriedades devido ao processo de limpeza.
4° Calcinação, Carbonização e Ativação;
5° Antes e após o quarto passo verificou-se qualitativamente a estrutura morfológica de RCL através do microscópio ótico Olympus System modelo BX40. A amostra seca foi disposta em lâmina de vidro e posicionada no campo óptico das lentes objetivas.
6° Determinação da porosidade e a área superficial específica (BET),em um analisador automático de adsorção física Micromeritics, modelo ASAP 2010.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A capacidade de troca iônica foi:
RCL 7,110 de mmol de H+ / g de resina.
RSL 6,852 de mmol de H+ / g de resina.
Amostra Teor de ferro (mg/L) Teor de Vanádio (mg/L) Teor de cobre (mg/L)
RCL 1,48 < 0,2 < 0,2
RSL 2 < 1,0 < 1,0
A microscópia ótica revelou que a estrutura morfológica da amostra estava intacta após o procedimento de ativação.
A isoterma foi do tipo V – característica de materiais mesoporosos – fraca interação adsorvente-adsorvato em baixas pressões relativas. Histerese do tipo H1 – poros de formato regulares, cilíndricos ou poliédricos com as extremidades abertas.
A área da resina virgem que era de 53 m2/g após todo o procedimento experimental descrito a área superficial de BET passou para 1111 m2/g.
CONCLUSÕES: A obtenção de CAP através da resina exaurida é um procedimento viável economicamente. As perspectivas de continuidade do presente trabalho serão a modificação da superfície do carvão e adsorção de magnésio de formas diferenciadas visando à síntese de um catalisador promissor na reação de desidrogenação do etilbenzeno.
AGRADECIMENTOS: Bruno Ramon de Olivera agradece ao CNPq pela bolsa de iniciação científica concedida.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] OLIVEIRA, S.B. Preparação de catalisadores baseados em carvão ativado polimérico para a desidrogenação do etilbenzeno com dióxido de carbono, UFBA. Salvador-BA. 2007.
[2] HOLTZ, R.D. ; OLIVEIRA, S.B. ; RABELO, D. ; RANGEL, M.C. Síntese de Catalisador de Vanádio Suportado em Carvão Ativado Polimérico para Síntese de Estireno, SBQ 30a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, Águas de Lindóia – S.P. 2007
[3] WARSHAWSKY, A.; STRIKOVSKY, A. G.; JERABEK, K.; CORTINA, J. L.Solvent-impregnated resins via acid-base interaction of poly(4-vinylpyridine) resin and di(2-ethylhexyl) dithiophosphoric acid. Solvent extraction and ion exchange, v. 15, p. 259-283, 1997.
[4] HARLAND, C. E. Ion exchange: Theory and Practice. Cambridge, The Royal Society of Chemistry Paperbacks, p. 02, 22-23, 60-61. 1994.
[5] JENKINS, G. M. K. polymeric carbons — carbon fibre, Cambridge: Cambridge University, 1976.
