ESTUDO DA APLICABILIDADE DO CARVÃO RESULTANTE DO PROCESSO DE PIRÓLISE RÁPIDA DO BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR NA REMOÇÃO DE CROMO (VI)

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Verde

Autores

Barbosa, M.P.S. (IFNMG) ; Gonçalves, T.A.C. (IFNMG) ; Brandão, C.A. (UFU) ; Souza, G.I. (IFNMG)

Resumo

O presente estudo tratou da avaliação do resíduo da produção de biocombustíveis, pela pirólise rápida do bagaço de cana-de-açúcar, na remoção de Cr(VI). Para isso, avaliou-se a capacidade de adsorção do resíduo na forma sem nenhum tratamento, ativado por cloreto de zinco e ativado por hidróxido de sódio. Para tal, realizou-se a caracterização dos adsorventes por métodos padronizados ASTM e ensaios de adsorção com soluções de Cr(VI). Nos ensaios estudou-se a cinética de adsorção e aplicou-a nos modelos pseudoprimeira ordem e pseudossegunda ordem. Também se estudou as isotermas de adsorção e aplicou-as nos modelo de Langmuir e Freundlich. Os resultados revelaram uma adsorção favorável para os carvões ativados o qual apresentaram elevadas capacidades de adsorção.

Palavras chaves

carvão ativado; cromo; Freundlich

Introdução

O crescente avanço industrial desencadeia um dos grandes problemas ambientais atual: a contaminação de corpos d’águas por compostos químicos. Tal problemática compromete a vida aquática e acentua a indisponibilidade de água potável no mundo. Dentre os contaminantes que mais comprometem o meio ambiente destacam-se os metais pesados, presentes em grande parte dos efluentes industriais. Esses, mesmo em baixas concentrações, podem causar danos à saúde dos seres vivos comprometendo as atividades biológicas. A remoção dos metais de águas pode ser feita por diversos processos, dentre eles um grande destaque é a adsorção, já que abrange uma infinidade de materiais naturais que podem ser utilizados na captação dos metais a um baixo custo. E ainda por ter a vantagem de conseguir tratar efluentes em baixas concentrações, condição que representa uma dificuldade para métodos convencionais de tratamentos (VIEIRA; VOLESKY, 2000). Dessa forma buscando-se conciliar a necessidade de remoção de metais pesados em águas contaminadas com a necessidade de valorização e aproveitamento de resíduos de biomassa, o presente trabalho tem como proposta a avaliação da capacidade de adsorção do resíduo da produção de biocombustível de segunda geração, a partir da pirólise rápida do bagaço de cana-de-açúcar, na remoção de íons Cr(VI).

Material e métodos

As amostras de carvão, que são produtos de pesquisas do processo de produção de biocombustível por pirólise rápida, foram cedidas pela Faculdade de Engenharia da Universidade Federal de Uberlândia (UFU). Primeiramente caracterizou-se a matéria-prima segundo as normas ASTM. Então, realizou-se a ativação do resíduo com NaOH na razão mássica de 1:3 (grama de carvão: grama de NaOH), em temperatura de 400ºC por 1 hora e 600 °C por mais 1 hora, repetiu-se o procedimento para o cloreto de zinco. Preparou-se soluções de Cr(VI) a partir de diluições de solução de dicromato de potássio padrão primário. Ajustou-se a solução em pH 2 com ácido sulfúrico PA. Transferiu-se 25 mL de solução de Cr(VI) para erlenmeyer e adicionou-se 0,05 g de carvão, em seguida, submeteu-os em agitação de 120 rpm utilizando agitador termostático do tipo dubnoff. Para os estudos cinéticos, retirou-se as amostras em função do tempo e filtrou-as utilizando papel filtro quantitativo faixa branca, então adicionou-se solução de 1,5- difenilcarbazida (250 mg de difenilcarbazida em 50 mL de acetona) e esperou 10 min até o estabelecimento de cor vermelho-violeta, em seguida, determinou-se a concentração do filtrado através de aparelho espectrofotômetro UV-visível em 540 nm. Repetiu-se o ensaio de adsorção para construção das isotermas com o tempo de equilíbrio determinado no estudo cinético. Para os ensaios cinéticos utilizou-se concentração inicial de Cr(VI) de 100 mg/L e os dados foram aplicados nos modelos cinéticos de pseudoprimeira ordem e de pseudossegunda ordem. Já para o estudo das isotermas de equilíbrio utilizou-se as concentrações compreendidas no intervalo de 100 a 1000 mg/L e os os dados foram aplicados nos modelos de Langmuir e Freundlich.

Resultado e discussão

A caracterização do resíduo da produção de biocombustível a partir do bagaço de cana-de-açúcar apresentou resultado propício à aplicação em processos de adsorção já que apresentou resultados como elevada composição carbônica que é fundamental para a estruturação de superfícies para adesão de moléculas e baixo teor de umidade. Os resultados indicaram que o modelo cinético pseudossegunda ordem (PSO) representa bem o comportamento da taxa de remoção de Cr(VI) para os três carvões analisados e ainda uma rápida cinética de adsorção, estabelecendo equilíbrio em tempos inferiores à 120 min. Os resultados corroboram com estudos feito por Ullah et al.(2013) o qual também obteve melhor ajuste no modelo PSO e encontrou valores de capacidade de adsorção no equilíbrio (qe) na faixa de 38,46 a 55,56 mg/g, bem próximo aos obtidos. Os modelos de Langmuir e de Freundlich descreveram bem o comportamento das isotermas de equilíbrio para a adsorção de Cr(VI) obtendo valores de coeficientes de correlação superiores a 0,89. A isoterma para o carvão sem ativação foi melhor descrito pelo modelo de Freundlich o qual considera adsorção em multicamada e não prevê saturação. Para o carvão ativado com NaOH houve melhor ajuste ao modelo de Langmuir o qual considera adsorçao em monocamada e saturação da superfície. Já o carvão ativado com ZnCl foi melhor descrito pelo modelo de Freundlich. A partir dos estudos das isotermas verificou-se também maiores capacidades de adsorção na faixa analisada para o carvão ativado com NaOH. Os valores encontrados foram condizentes com os valores encontrados por Ullah et al.(2013) que conseguiu ajustes nas isotermas de Langmuir e Freundlich na faixa de 0,79 a 0,97.

A Figura ilustra os resultados da caracterização do resíduo e da aplicação de modelos cinéticos e de isotermas para os ensaios de adsorção de Cr(VI).

Conclusões

O resíduo de estudo mostrou-se um bom promissor de aplicações em processos de tratamento de águas contaminadas com Cr (VI). Isso porque apresentou elevadas capacidades de remoção e rápida cinética de adsorção para as diferentes formas de adsorvente analisada, sendo que o resíduo na forma ativada com hidróxido de sódio apresentou os melhores resultados. Além disso, verificou-se que os modelos cinéticos e de isotermas de equilíbrio analisados permitiram descrever o comportamento dos dados experimentais.

Agradecimentos

Ao Instituto Federal do Norte de Minas Gerais, ao corpo docente, direção e administração por proporcionar uma comunidade acadêmica unida e empenhada no desenvolviment

Referências

ULLAH, et al. Biosorption of chromium onto native and immobilized sugarcane bagasse waste biomass. Ecological Engineering, V. 60,  2013, p. 99-107.
VIEIRA, Regine H. S. F.; VOLESKY, Boya. Biosorption: a solution to pollution?- Internatl Microbiol, 3: 17-24, Springer-Verlag Ibérica (2000).