Adsorção de Corantes em Carvão Ativado Produzido a partir de Resíduos da Indústria de Couro

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Iniciação Científica

Autores

Tonello, A.P. (UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL) ; Manera, C. (UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL) ; Perondi, D. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL) ; Godinho, M. (UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL)

Resumo

A presença de corantes em efluentes é indesejável, já que mesmo em baixas concentrações a presença de cor já é perceptível. O carvão ativado produzido a partir de resíduos da indústria de couro pode ser utilizado na adsorção de corantes. Neste trabalho os resíduos de couro foram pirolisados em um reator de rosca transportadora semi contínuo a 450 °C. Posteriormente, o char obtido foi desmineralizado, a fim de remover o cromo presente no char, e empregado na produção de carvão ativado utilizando dióxido de carbono em um reator tubular a 900 °C. Testes foram conduzidos a fim de determinar o pH ótimo para adsorção. pHs ácidos apresentaram um maior potencial para adsorção quando comparados a pHs alcalinos.

Palavras chaves

Adsorção; Couro; Carvão ativado

Introdução

Corantes são largamente utilizados na indústrias, alguns exemplos de aplicações são tecidos, couro, papel e alimentos. Aproximadamente 700 mil toneladas de 10 mil diferentes corantes são produzidos anualmente no mundo (DEVERCI et al., 2004), sendo que cerca de 15% destes são perdidos durante processos industriais gerando efluentes ricos em cor que representam um grande problema ambiental. Muitos dos corantes utilizados na indústria possuem componentes que podem afetar o ecossistema aquático (MCKAY E SWEENEY, 1980). Uma opção para a remoção de corantes de águas residuais é a adsorção (O’CONNELL et al., 2008). A adsorção tem se mostrado uma forma efetiva para a remoção de diversos poluentes de soluções aquosas e é considerada uma das alternativas mais interessantes do ponto de vista econômico para o tratamento de córregos contaminados (DINÇER et al., 2007). Carvão ativado pode ser produzido a partir de diversos materiais, incluindo resíduos florestais (YORGUN e YILDIZ, 2015), plantas (KILIÇ, 2012), resíduos provenientes da agricultura (MANEERUNG et al., 2016) e resíduos da indústria de couro (MANERA et al., 2016). Estes materiais são submetidos a um processo de conversão termoquímica em uma atmosfera livre de oxigênio, onde são obtidos três produtos, um sólido carbonoso (char), bio-óleo e bio- gás. Para a produção de carvão ativado, o carvão obtido na pirólise é submetido ao processo de ativação. A ativação do char ocorre em elevadas temperaturas com um agente de ativação, como dióxido de carbono e vapor de água. Este trabalho tem por objetivo a investigação do pH mais apropriado para adsorção dos corantes vermelho ácido 357 e preto ácido 210 em carvão ativado produzido a partir da pirólise e ativação com dióxido de carbono de resíduos da indústria de couro.

Material e métodos

O carvão ativado foi produzido a partir de aparas de couro, resíduo gerado na padronização da espessura das peças. Os resíduos de couro utilizados foram fornecidos pela empresa Peles Pampa. As amostras foram secas em estufa a 105 °C antes dos ensaios. A pirólise do material foi conduzida em um reator de rosca transportadora semi contínuo. O reator foi alimentado com 3,0 kg de couro e a pirólise foi conduzida a uma temperatura de 450 °C e com rotação de 0,169 rpm, o que resultou em um tempo de residência de 30 minutos. O char obtido a partir do processo de pirólise foi desmineralizado com ácido clorídrico (3 mol/L). As amostras foram mantidas sob agitação a 100 rpm, a 35 °C por 24 horas. O char desmineralizado foi lavado com água da torneira até pH 6-7 e seco a 105 °C por 24 horas. O char desmineralizado foi ativado por 6 horas em um reator tubular de leito fixo. O reator foi alimentado com 300 g de char. Após uma inertização com N2, este foi substituído por CO2. O sistema foi então aquecido até 900 °C com vazão de CO2 igual a 0,8 L/min. O reator foi mantido a temperatura de 900 °C por um período de 6 h. Após a ativação o carvão foi macerado. Os testes de adsorção foram conduzidos com dois corantes, vermelho ácido 357 e preto ácido 210. Os corantes foram diluídos em soluções de água deionizada com pHs na faixa de 2 a 10 (800 mg/L). Em erlenmeyers adicionou-se 0,1 g de carvão ativado e 100 mL de solução de corante. A mistura foi mantida sob agitação (150 rpm) por 90 min a 25 °C. Os ensaios foram realizados em duplicata. Após a agitação as amostras foram centrifugadas e o sobrenadante analisado em um espectrofotômetro em comprimentos de onda de 494 nm e 460 nm para o VA357 e PA210, respectivamente, a fim de determinar a quantidade de corante adsorvido.

Resultado e discussão

O carvão ativado utilizado nos ensaios de adsorção foi caracterizado em um analisador de área superficial e tamanho de poros QUANTACHROME INSTRUMENTS Nova 1200. As características do carvão desmineralizado são uma área superficial de 927,4 m²/g, área microporosa de 554,1 m²/g, volume total de poros de 0,616 cm³/g, volume de microporo de 0,302 cm³/g e diâmetro de poro igual a 1,17 nm. Estas propriedades indicam que este carvão ativado é apropriado para a adsorção de corantes. O estudo de pH se trata de um critério que afeta diretamente a capacidade de adsorção do material e também pode ter efeitos sobre a coloração e a solubilidade dos corantes (ISCEN et al., 2007). Com os experimentos pode-se observar que o ponto onde foi obtida a maior adsorção, tanto para o vermelho quanto para o preto, foi na solução a qual continha pH inicial igual a 2. Como pode ser observado na Figura 1, o VA357 obteve em pH 2 uma remoção aproximadamente 4 vezes maior do que em pHs mais elevados. O mesmo comportamento pode ser observado no preto, onde a solução de pH 2 atingiu uma remoção aproximadamente 2 vezes maior do que em relação a outros pHs.

Remoção de corante em relação ao pH da solução.

Conclusões

Pode-se concluir por meio deste estudo que o pH possui forte influência sobre a adsorção. A adsorção em pH ácidos é consideravelmente mais alta do que quando comparada com outros pHs, especialmente os alcalinos. A partir disto, sugere-se que, neste caso, estudos posteriores de adsorção sejam realizados em pH 2 para que se obtenham os melhores resultado na adsorção.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao Laboratório de Energia e Bioprocessos (LeBio-UCS) e a Fundação de Amparo a Pesquisa do Rio Grande do Sul (FAPERGS).

Referências

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