Preparação e Caracterização de Carvão Ativado Impregnado com Prata

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Materiais

Autores

Campos, J.D.R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS) ; Sebastiany, L.K. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS) ; Oliveira, L.F.S. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS)

Resumo

Foram preparadas amostras de carvão ativado de casca de coco de dendê (Elaeis guineensis) impregnado com Ag (0,0845% e 0,2214% em massa). As amostras de carvão ativado impregnadas ou não com Ag foram caracterizados quanto ao número de iodo e morfologia pelo método de microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplado ao espectrômetro de energia dispersiva (EDS). A prata foi quantificada por espectroscopia de absorção atômica. O número de iodo (NI) das amostras 0; 0,0845 e 0,2214% de Ag foi 1420, 2220 e 2360 mgI2/g de carvão ativado, respectivamente. Na análise por EDS, verificou-se que a quantidade de Ag aumenta conforme aumentou-se a concentração de Ag. Observou-se também a presença dos elementos Si, Na, Mg, P, Ca e K, que são elementos presentes na estrutura da casca de coco.

Palavras chaves

Impregnação; carvão ativado; prata

Introdução

O carvão ativado pode ser obtido através de diversos tipos de matérias-primas, sendo muitas destas, materiais alternativos, na maioria são provenientes de produtos orgânicos, que possuem elevados teores de carbono. Estes materiais são carbonizados a elevadas temperaturas e em baixas concentrações de oxigênio [1]. Após a pirólise, passam pelo processo de ativação que pode ser realizada através de processos químicos ou físicos, para promover o aumento da porosidade e área superficial do carvão. Devido à elevada área superficial do carvão ativado, este pode ser utilizado como material adsorvente em diversas aplicações [2]. Ele pode ser utilizado tanto em meio líquido quanto em meio aquoso. Sua superfície hidrofóbica faz com que seja muito utilizado no tratamento de água, removendo o cloro e substâncias que causam odor ou gosto desagradável na água. Em filtros de água, matéria orgânica e micro-organismos presos na superfície do carvão ativado durante o processo de filtração da água levam à formação de biofilme microbiano em sua superfície, diminuindo prematuramente sua capacidade adsortiva. A impregnação do carvão ativado com prata leva a um material com propriedade antimicrobiana, o qual é muito utilizado em filtros de água domésticos. Neste trabalho, impregnou-se carvão ativado de casca de coco de dendê (Elaeis guineensis) com diferentes concentrações, quantificou-se a prata impregnada, determinou-se o número de iodo e avaliou-se sua dispersão sobre a superfície do carvão ativado.

Material e métodos

Impregnação do carvão ativado com prata Foi utilizado carvão ativado de casca de coco de dendê fornecido pela empresa Bahiacarbon Bioindustrial de Valença-BA. As amostras foram preparadas utilizando 10g de carvão ativado e soluções de nitrato de prata de diferentes concentrações. A impregnação foi feita sob aquecimento e agitação até secura, em seguida, submetidas a tratamento térmico em mufla à temperatura de 550ºC por 2h, para redução da prata sobre a superfície do carvão ativado. Foram preparadas amostras contendo 0,10% e 0,25% de prata em massa. A quantificação da prata foi feita num espectrofotômetro de absorção atômica AAnalyst 400 da Perkin Elmer. Para a quantificação, amostras de 0,1g de carvão ativado impregnado com prata foram fervidas com 10 mL de ácido nítrico concentrado por 10 min e a suspensão foi filtrada e lavada com água deionizada. O filtrado foi recolhido e diluído para 100 mL. Determinação do Número de Iodo Amostras de carvão ativado sem prata e com diferentes concentrações de prata foram pulverizados e pelo método ASTM D4607-94 determinou-se o número de iodo das amostras. O procedimento foi realizado em triplicata para cada amostra com massas em torno de 0,5 g. Microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada ao espectrômetro de energia dispersiva (EDS) Para caracterização morfológica e determinação da dispersão de prata sobre a superfície do carvão ativado os materiais preparados foram caracterizados utilizando técnicas de microscopia eletrônica de varredura acoplada ao espectrômetro de energia dispersiva. As amostras foram recobertas com filme de carbono condutor (grafite), colocadas em suporte de alumínio e analisadas no MEV Jeol JSM-6610, equipado com EDS, Thermo Scientific NSS Spectral Imaging.

Resultado e discussão

Foram preparadas duas amostras de carvão ativado impregnado com Ag de concentrações teóricas 0,100 e 0,250% em massa de Ag. Análises de absorção atômica mostraram concentrações de 0,0845% e 0,2214%, respectivamente. O desvio padrão para ambas as amostras foi de 0,0014. Os resultados mostraram que as porcentagens de prata impregnada nas amostras, apresentaram pequenas variações em relação às concentrações teóricas. Estas variações podem ter ocorrido devido à saturação de prata no carvão ativado ou relacionados ao método utilizado na impregnação. O número de iodo (NI) das amostras 0; 0,100 e 0,250% de Ag foi 1420, 2220 e 2360 mgI2/g carvão ativado, respectivamente. O NI é um indicador de porosidade relativa do carvão ativado e pode ser usado como uma aproximação da área de superfície para alguns tipos de carvões. Em geral, o NI diminui com o aumento na quantidade de Ag impregnada. O inverso pode ter ocorrido devido ao tratamento térmico na impregnação. Os materiais preparados foram caracterizados por MEV-EDS. As micrografias da Fig. 1 mostram a presença de poros. Variações de tons mostram presença de diferentes elementos químicos com diferentes números atômicos (Z). Os pontos mais claros indicam elementos com Z maiores. Na análise por EDS das amostras (Fig. 2), verifica-se que a quantidade de Ag aumenta. Como se trata de um carvão de origem vegetal, observa-se presença dos elementos silício, sódio, magnésio, fósforo, cálcio e potássio, que são elementos presentes na estrutura da casca de coco.

Micrografia do carvão ativado de casca de coco de dendê com aumento de x800,(I) sem Ag, (II) com 0,0845% e (III) com 0,2214% de Ag.


Análise da energia dispersiva (EDS) do carvão ativado (I) sem Ag, (II) com 0,0845% e (III) com 0,2214% de Ag.

Conclusões

Foi possível impregnar carvão ativado de casca de coco de dendê (Elaeis guineensis) com diferentes concentrações de prata. Análises de MEV-EDS mostraram significativa porosidade neste carvão ativado e uma constituição básica de silício, sódio, magnésio, fósforo, cálcio e potássio. As análises de EDS mostraram que quanto maior a concentração de prata, maior o sinal referente a este metal. Sugere-se que devido ao processo de aquecimento a 550ºC por 2 h, a prata reduziu- se de prata iônica a prata metálica, a qual ficou dispersa na estrutura porosa e na superfície do carvão ativado.

Agradecimentos

CAPES pelas bolsas de mestrado.

Referências

1. OSPINA-GUARÍN, V. M.; BUITRAGO-SIERRA, R.; LÓPEZ, D. P.; Tecno Log, 32, 75, 2014
2. OKMANA, I.; KARAGOZA, S.; ERDEM, M.; App. Surf. Sci., 293, 138, 2014