ESTUDO DO POTENCIAL DE ADSORÇÃO QUÍMICA DO CARVÃO ATIVADO DO CAROÇO DO AÇAÍ

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Físico-Química

Autores

Aguiar, N.S. (UFOPA) ; Rêgo Filho, (UFOPA) ; Pereira, L.D.S. (UFOPA) ; Vidal, V.V. (UFOPA) ; Vinente, T.B. (UFOPA) ; Miranda, I.S. (UFPA) ; Moura, L.S. (UFOPA)

Resumo

O objetivo deste trabalho foi verificar o potencial de adsorção física do carvão ativado do caroço do açaí (Euterpe oleracea), comparando os efeitos e o tempo de ativação do carvão utilizando duas soluções diferentes, juntamente com o tratamento térmico em temperaturas de 300°C e 600°C. As soluções utilizadas foram Hidróxido de Sódio (NaOH) à 1mol.L-1 e uma mistura diluída de Ácido Sulfúrico e Ácido Nítrico (H2SO4+HNO3) 3:1. A partir da obtenção dos resultados da diferença de concentração inicial e final da solução de ácido acético, foi realizada uma comparação destes valores, e foi possível constatar que a amostra 5 se apresentou com melhor potencial para adsorção física de massa para o ácido acético, mostrando que o método e tempo de preparo influenciam no potencial de adsorção.

Palavras chaves

Carvão Ativado; Caroço de Açaí; Potencial de Adsorção

Introdução

Atualmente, a indústria de carvão ativado movimenta cerca de US$ 1 bilhão de dólares anuais, participando em diversos setores industriais, como o processamento de alimentos, farmacêutico, químico, petroleiro, automobilístico, etc (COSTA, 2007). As principais aplicações estão relacionadas a processos de purificação, recuperação de produtos, remoção de compostos orgânicos e metais em solução, além de suporte de catalisadores. O carvão ativado apresenta uma superfície porosa e seu material apresenta como principal caraterística a presença de carbono, sua forma microcristalina, sofrem um processamento para aumentar sua porosidade interna (CLAUDINO, 2003). Quando ocorre a ativação a superfície do carvão aumenta significativamente, por meio da oxidação dos átomos de carbono, estes carvões apresentam áreas superficiais superiores a 3000m2/g após a ativação (FERNANDES, 2010). A adsorção é um fenómeno de acumulação de uma substância numa interface (superfície de separação de duas fases). Ocorre com todos os tipos de interface, tais como gás-sólido, líquido-sólido, líquido-gás, liquido α - líquidoβ. Existem dois tipos principais de adsorção: a adsorção física e a adsorção química. A adsorção física é não específica, rápida e reversível. O adsorvato encontra-se ligado à superfície somente por forças de Van der Waals. A adsorção química é específica e envolve a formação de um composto bidimensional, como por exemplo, quando gases entram em contato com superfícies metálicas limpas. O açaí representa uma das frutas de maior valor sócio-econômico-cultural para a população da região amazônica (TEIXEIRA et al, 2006). O trabalho utilizou carvão proveniente do caroço do açaí e também um método simples e barato para ativação deste carvão.

Material e métodos

Para realização da pesquisa foi coletado caroço de açaí em uma empresa de beneficiamento, em seguida os caroços foram lavados para retirada de alguns resíduos e colocados na estufa para secagem em temperatura de 80°C por 24 horas. Ao final da secagem, os caroços foram submetidos ao processo de pirolise em forno de barro em temperatura aproximadamente de 300°C por um período de 40 minutos, até carbonização, e logo após foram triturados em liquidificador e passado em peneira da série Tyler de 250 mm. Para ativação do carvão foram preparados duas soluções, sendo a primeira uma solução hidróxido de Sódio (NaOH) 1mol.L-1, e a segunda uma mistura diluída de Ácido Sulfúrico e ácido Nítrico 3:1(H2SO4+ HNO3). As amostras foram colocadas em agitador magnético em solução com diferente período de tempo, para realização da homogeneização. As misturas contendo solução de NaOH apresentaram pH=8 e as misturas contendo soluções ácidas apresentaram pH=4, e ao termino da agitação os materiais foram lavadas com água morna, com o objetivo de se retirar os resíduos químicos provenientes da ativação. Em seguida foram submetidas a tratamento térmico na mufla, em temperaturas diferentes de 300° e 600°C por 1 hora cada. Após tratamento, todas as amostras foram adicionadas junto a uma solução de ácido acético 1mol.L-1 e deixadas em repouso por 24h a 25ºC, em seguida a solução ácida foi filtrada, a mesma apresentava pH=5,2, sendo adicionado posteriormente 3 gotas de fenolftaleína, e titulada com solução de NaOH 0,5mol.L-1. Para observar se houve mudança na concentração do ácido todos os resultados foram reunidos na Tabela 2, a fim de comparar os resultados de uma amostra sem tratamento algum (Amostra 1).

Resultado e discussão

De acordo com a Tabela 2, é possível observar que a amostra 5, apresentou maior potencial para adsorção de massa para o ácido acético, isso demonstra que a funcionalização do carvão do caroço do açaí, utilizando uma solução de hidróxido de sódio comercial por um tempo de 2 h sob agitação e tratamento térmico a 600 ºC, foi neste trabalho, o ponto máximo para o método de otimização do potencial de adsorção no material estudado. Os fatores que podem estar relacionados para estes resultados são diversos, dentre os quais podem ser; estado de agregação das partículas, dispersão das partículas, área superficial ativa, defeitos na superfície do material, dentre outros (SOUZA, 2010). Quando comparados os resultados da amostra 1 (material não ativado) com outros materiais ativados, é possível verificar que os potenciais de adsorção física, para os materiais funcionalizados são beneficiados, isso demonstra que o processo de ativação e tratamento térmico são essenciais para desempenho destes materiais. São encontrados na literatura diversos trabalhos de ativação por agentes inorgânicos tais como ácido fosfórico, hidróxido de potássio e ZnCl2, que têm sido utilizados na ativação de vários resíduos de materiais (COSTA, 2007). A funcionalização das amostras 8 a 13 foram feitas por um método convencional de ativação, com a utilização de soluções de uma mistura de ácidos (CALVILLO et al, 2009), porém de acordo com os resultados, os materiais funcionalizados com solução de hidróxido de sódio comercial, apresentaram, no geral, um melhor desempenho, demonstrando assim que o método para funcionalização de alguns materiais podem ser barateados, uma vez que a soda caustica pode ser comprada em um estabelecimento comercial sem qualquer restrição.

Metodologia utilizada para ativação do carvão do caroço do açaí


Resultados das massas adsorvidas pelo carvão

Conclusões

Por meio dos resultados obtidos foi possível concluir que a amostra 5 apresentou um maior potencial de adsorção física para massa de ácido acético, este resultado se deu por meio do método adotado que possibilitou um maior potencial de adsorção física ao carvão, fazendo com que o ácido fosse adsorvido em maior quantidade pelo carvão. Isso demonstra que o método de preparo e a temperatura de tratamento térmico influenciam no potencial de adsorção para o carvão produzido a partir do caroço do açaí. Uma das possíveis forma de estudo deste material, consiste no emprego em filtros de água.

Agradecimentos

A minha família e amigos pelo incentivo, e a Universidade Federal do Oeste do Pará(UFOPA) pelo apoio técnico e científico.

Referências

CALVILLO, L. A., GANGERI, M. B., PERATHONERB, S., CENTIB, G., MOLINERA, R., LÁZAROA, M. J. Effect of the support properties on the preparation and performance of platinum catalysts supported on carbon nanofibers. Journal of Power Sources, (192) 144-150, 2009

CLAUDINO, A. Preparação de carvão ativado a parti de turma e sua utilização na remoção de poluentes. Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, 2003. Disponível em: http//www2.enq.ufsc.br/teses/mt01.pdf.> Acesso em: 26 de Maio de 2014.

COSTA, L. C. M. Produção e modificação de carvões ativados para aplicações ambientais. Belo Horizonte, Tese (Doutorado) Departamento de Química do Instituto de Ciências Exatas da Universidade Federal de Minas Gerais, 2007. UFMG-ICEx/DQ. 00683ª,T. 0270ª.

FERNANDES, Kendra D'Abreu Neto. Uso de carvão ativado de endocarpo de coco no tratamento de água. Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, 2010. Disponível em: http//www.pucrs.com.br> Acesso em: 15 de maio de 2014.

SOUZA, J. P. Produção e modificação de carvões ativados a partir de matérias-primas de baixo custo: osso bovino e cascas de sementes de moringa. Ouro Preto, MG. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental), Universidade Federal de Ouro Preto UFOP, 2010.

TEXEIRA, Brito Leopoldo. et al Compostagem: Lixo orgânico urbano e resíduo da agroindústria do açaí. Embrapa Amazônia Oriental, Albras, 1. ed. Belém: Albras. 2006. 21-23 página.