ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Ambiental
Autores
Andrade, S.N. (UESB) ; Veloso, C.M. (UESB) ; Bonomo, R.C.F. (UESB)
Resumo
Diante da demanda por processos de obtenção de carvão ativado com baixo custo o presente trabalho teve como objetivo principal sintetizar carvão ativado utilizando um resíduo da agroindústria (endocarpo do coco) e Cloreto de Zinco como agente de ativação. O material precursor foi caracterizado em relação ao teor de fibras e cinzas antes e depois da lixiviação alcalina. Determinou-se também o rendimento do processo empregado e o potencial de carga zero do carvão. O material precursor apresentou redução nos teores de cinzas e fibras após a lixiviação alcalina. O carvão ativado apresentou rendimento em torno de 21% e ponto carga zero foi de 7,1.
Palavras chaves
cloreto de zinco; adsorção; lixiviação alcalina
Introdução
O Carvão ativado é um material com elevado teor de carbono, caracterizado por possuir estrutura porosa altamente desenvolvida e uma elevada área superficial (ASADULLAH et al., 2010). Quase todos os materiais que possuem um alto teor de carbono podem ser utilizados na produção de carvões ativados, como madeira, ossos, caroços de frutas, carvões minerais, casca de coco, grãos de café, bambu, caroço de azeitona entre outros. A escolha do material precursor depende da relação custo beneficio, grau de pureza e o seu potencial de ativação (MASOUD et al., 2012). Os carvões ativados encontrados comercialmente possuem custo elevado, o que dificulta a sua utilização em escala industrial. Por esse motivo existe um crescente interesse na utilização de resíduos agroindustriais como material precursor na obtenção de carvão ativado. Diante do que foi exposto, este trabalho teve como objetivo principal utilizar o endocarpo do coco como material precursor na produção de carvão ativado.
Material e métodos
Na síntese do carvão ativado o endocarpo do coco foi triturado e seco a 105 °C por 24 h, em seguida foi moído e peneirado em uma peneira de 40 mesh. O material precursor foi caracterizado em relação ao teor de lignina, cinzas, fibras e celulose de acordo com a metodologia descrita por Silva e Queiroz (2002). O resíduo foi lixiviado com uma solução de NaOH a 0,5 mol.L-1 e levado a ebulição a 100 °C por 1 h, sobre refluxo. Em seguida, o resíduo foi lavado com água destilada até obtenção do pH 7 e seco 105 °C por 24 h. O resíduo foi impregnado com cloreto de zinco (2 ml solução/g de precursor) a 80 ºC por 2 h, sob agitação constante. Logo após o material impregnado foi seco a 80 ºC por 72 h. A carbonização do material foi realizada em forno mufla com taxa de aquecimento de 5 °C. min-1 até 500 °C, permanecendo nesta temperatura por 2 h sob fluxo de nitrogênio (50 ml.min-1). Após a carbonização o material obtido foi lavado com uma solução de ácido clorídrico 0,1 mol.L-1 e levado à ebulição por um período de 1 h sobre refluxo. Por fim o carvão ativado obtido foi lavado com água destilada até atingir o pH 7 e seco a 105 °C durante 24 h. O rendimento do carvão (%) foi obtido dividindo-se a massa do carvão obtido (g) pela massa do precursor (g). Para a determinação do ponto de carga zero 50 mg da amostra de carvão ativado foi misturada com 50,00 mL de uma soluções de NaCl 0,10 mol L-1 em diferentes valores de pH (1-12) e deixados sobre agitação constante durante 24 h. O pH de cada solução foi ajustado com solução de HCl ou NaOH 0,50 mol L-1. Ao final das 24 h o pH final foi medido e construído o gráfico, onde o ponto de carga zero corresponde à faixa onde o pH final se mantém constante.
Resultado e discussão
Os resultados obtidos para a caracterização do precursor antes e depois da
lixiviação alcalina encontram-se apresentados na Tabela 1.
O processo de lixiviação com NaOH aplicado promoveu uma redução no teor de
cinzas encontrado no resíduo in natura. Esta redução no teor de cinzas é devido
à remoção dos componentes inorgânicos. A lixiviação alcalina aumenta a área
superficial dos carvões produzidos por reduzir o teor de cinzas, favorecendo o
processo de ativação (LIOU, 2010) O teor lignina diminui de 15,20% para 3,8%,
esta redução ocorreu pois o meio alcalino afeta a fibra e a durabilidade do
compósito, rompendo as cadeias de lignina e desintegrando a celulose. Esta
redução possui influência direta sobre as características do carvão, pois quando
ativados química e/ou fisicamente torna-se altamente porosos (SMÍSEK E CERNY,
1970).
O valor de rendimento encontrado para o carvão ativado foi de 20,94%, estando
este valor dentro dos padrões, assemelhando-se aos resultados de rendimento
encontrados para outros carvões, tais como caroço de buriti 22,32% (PINTO, SILVA
& SARAIVA, 2013) e o endocarpo de macadamia 26,6% (PEZOTI et al.,2014).
De acordo com análise do gráfico (Figura 1), foi observado que o ponto de carga
zero do carvão ativado esta na região de pH 7,1. Em soluções com pH abaixo do
ponto de carga zero a superfície do carvão ativado é protonada, favorecendo a
adsorção de compostos com carga negativa, e conseqüentemente é desprotonada em
pH acima, favorecendo o comportamento oposto (VIEIRA et al., 2010).
Figura 1. Valores de pH inicial e final no experimento de medida do ponto de
carga zero.
Tabela 1. Caracterização precursor antes e depois da lixiviação alcalina.
Figura 1. Valores de pH inicial e final no experimento de medida do ponto de carga zero.
Conclusões
A partir análise dos resultados obtidos pode-se concluir que a lixiviação alcalina promoveu uma redução nos teores de cinzas e de fibras o que influencia diretamente na superfície do carvão. O processo empregado apresentou rendimento favorável e ponto de carga zero no pH 7,1. Portanto o material precursor (endocarpo do coco) é uma alternativa economicamente viável para a síntese de carvão ativado, devido ao seu baixo custo e a sua grande disponibilidade no mercado brasileiro.
Agradecimentos
Os autores agradecem a CAPES e CNPQ pelo apoio financeiro.
Referências
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