Carvão Ativado preparado de resíduos do fruto do inajá para aplicação ambiental

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Iniciação Científica

Autores

Silva, T.T.O. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS-UFAM) ; Bentes, V.L.I. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS-UFAM) ; Bindá, R.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS-UFAM) ; Couceiro, P.R.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS-UFAM)

Resumo

Nesse trabalho foi proposto a produção carvão ativado (CA) a partir do resíduo orgânico do fruto do inajá, na forma de torta das amêndoas do fruto, através de ativação química, utilizando como agentes ativantes, o cloreto de zinco (ZnCl2) e o ácido fosfórico (H3PO4). Os CA’s foram preparados através da impregnação do agente ativante na biomassa (resíduo do fruto do inajá), na proporção 1:1 m/m, seguido de tratamento térmico em forno mufla a temperaturas de até 400 e 600 o C, respectivamente. As amostras de CA’s obtidas foram pré-caracterizadas por Espectroscopia na Região do Infravermelho (FTIR), e a capacidade adsortiva dos carvões ativados foi avaliada através de ensaios de adsorção dos CA’s frente ao corante azul de metileno (AM), molécula de referência.

Palavras chaves

Carvão Ativado; inajá; absorção

Introdução

O inajazeiro está distribuído em toda a Amazônia e a produção de frutos no lado oriental da região se concentra entre janeiro e março com a floração de outubro a novembro (Maximiliana, 2006). Já na Amazônia ocidental a floração acontece em meados de julho e frutifica no começo de novembro. Os carvões ativados são constantemente investigados nos processos de adsorção de contaminantes orgânicos sendo amplamente utilizados para o tratamento de efluentes, devido suas propriedades específicas como porosidade desenvolvida área superficial elevada e por apresentarem diversos grupos funcionais na superfície, contendo oxigênio que favorecem o processo de adsorção (BARBOSA et al., 2014; DIAS et al., 2007). A busca de materiais adsorventes alternativos de baixo custo e que possam ser utilizados na remoção desses corantes orgânicos presentes em meio aquoso têm sido o interesse constante de pesquisas realizadas pela comunidade científica (BARBOSA et al., 2014). Dentro deste contexto o presente trabalho objetivo a produção de carvões ativados a partir de resíduos de frutos do inajá através de ativação química em atmosfera de ar e avaliar o desempenho desses adsorventes na remoção do corante azul de metileno em meio aquoso. Os agentes químicos utilizados no trabalho foram cloreto de zinco e ácido fosfórico os quais têm sido amplamente utilizados no preparo de carvão ativado. Os carvões ativados preparados foram caracterizados pelas técnicas analíticas de Espectroscopia na Região do Infravermelho (FTIR). E para avaliar a capacidade adsortiva dos carvões ativados foram realizados adsorção frente ao corante azul de metileno, molécula de referência e os resultados preliminares revelaram capacidade de adsorção do corante pelos os CA’s, com remoção do corante superiores a 80%

Material e métodos

Como fonte de carbono (matéria-prima) foram utilizados resíduos do fruto do inajá especificamente a torta de amêndoas seca e moída. Para preparar o CA foram pesados em beck cerca de 10g do resíduo do fruto do inajá em uma balança analitica. Foram adicionados 10g do agente ativante o cloreto de zinco (ZnCl2) ou o ácido fosfórico (H3PO4) solubilizados em 100mL de água destilada e as misturas foram submetidas a agitação magnética por um período de 2 horas. Após as amostras foram secas em estufa a 110 oC por 24 horas para promover a impregnação do agente ativante, o (H3PO4) ou o (ZnCl2). Em seguida as biomassas impregnadas foram carbonizadas e ativadas em forno mufla até alcançarem temperaturas de 400 e 600 oC com rampas de aquecimentos pré-programadas, para a obtenção dos respectivo CA. Após foram feitos analises de (FTIR) para a amostra de CA preparados do resíduo da torta de inajá além da realização de ensaios preliminares de testes da capacidade de adsorção dos materiais adsorventes produzidos os carvões ativados, frente ao corante orgânico azul de metileno (AM), molécula de referência, para verificar a eficiência de remoção do analito via processo adsortivo pelo CA. Foram preparadas soluções do corante em estudo, AM, com concentração 10mg.L- 1. O teste de adsorção foi realizado utilizando alíquotas de 100mL da solução de corante AM 10mg.L-1 e 0,01g de carvão ativado obtido do fruto inajá. Cada alíquota permaneceu sob agitação magnética constante por um período de 3 horas. E a cada intervalo de 30min retirou-se cerca de 2mL da solução de AM com o auxílio de uma pipeta para centrifugação e analise em equipamento de Espectroscopia de Ultravioleta Visivel, monitorado em comprimento de onda de 665nm.

Resultado e discussão

Os carvões ativados (CA’s) obtidos através da carbonização e ativação simultânea da biomassa do resíduo do fruto do inajá com seus respectivos agentes ativantes e que foram preparados em forno mufla, apresentaram coloração preta homogênea de pó fino, típico de carvão ativado comercial. Os Carvões ativados preparados a 400 o C apresentaram maiores rendimentos para os dois agentes ativantes utilizados, o cloreto de zinco (ZnCl2) e o ácido fosfórico (H3PO4) quando comparados aos carvões obtidos a 600 oC, podendo esse resultado estar relacionado a maior eficiência de carbonização a temperaturas superiores, reduzindo quantitativamente a matriz de carbono produzida no processo de tratamento térmico. Os espectros na região do infravermelho (FTIR) obtidos das amostras de CA400-INZn e CA600-INZn, demonstram perfis semelhantes com presença de bandas características de materiais orgânicos. O pico em torno de 3425 cm-1 pode ser atribuído ao estiramento do OH de grupos hidroxilas e/ou de moléculas de água. As absorções em torno de 3143 cm-1 apresentaram vibrações de ligações C-H de hidrocarbonetos. As bandas em 1628 cm-1 e 1400 cm-1 são referentes ao estiramento de ligações C-C e C=C de aromáticos e, próximo a 1600 cm-1 indicativo de grupos carbonila C=O, existentes em ácidos carboxílicos. A absorção em 1103 cm-1 está relacionada a ligações C-O revelando a presença de grupos orgânicos na superfície dos materiais carbonáceos (Bentes, 2017; Costa et al., 2015). Para os testes de capacidade de remoção do corante azul de metileno (AM) pelas amostras dos CA’s preparados de fruto inajá CA400-INZn, CA600-INZn, CA400-INHp e CA600-INHp) foi possível avaliar os materiais como adsorventes promissores na remoção de corante orgânico, conforme demonstrado na Figura 2

Relação dos CA’s preparados com seus respectivos rendimentos.


. Remoção do corante AM para adsorção com carvão ativado do fruto inajá CAZn600 em ensaios com tempo de 30 em 30 minutos utilizando 0,25g de CA's

Conclusões

Os carvões ativados preparados da biomassa de resíduos da torta do fruto do inajá podem ser considerados materiais adsorventes promissores para serem aplicados na remoção do corante orgânico. Esses materiais são obtidos por metodologia simples e de resíduos orgânicos previamente descartados no meio ambiente. Os CA’s apresentaram elevada capacidade de remoção variando entre 83,5 a 98,9 %. Entretanto novos ensaios de adsorção serão realizados para avaliar parâmetros importantes que possam vir a influenciar nos processos adsortivos promovidos pelos materiais adsorventes preparados neste trabalho.

Agradecimentos

Ao Instituto Saúde Biotecnologia/UFAM – Campus Médio Solimões, Coari-AM. Ao laboratório de Físico-Química do Instituto de Ciências Exatas (ICE)/UFAM.

Referências

1. BARBOSA, C. S.; SANTANA, S. A. A; BEZERRA, C. W. B.; SILVA, H. A. S. Remoção de compostos fenólicos de soluções aquosas utilizando carvão ativado preparado a partir do aguapé (eichhornia crassipes): estudo cinético e de equilíbrio termodinâmico. Química Nova, v. 37, n. 3, p.447-453, 2014. .
2. BEZERRA, V. S.; FERREIRA, L. A. M.; PEREIRA, S. S. C.; CARIM, M. de J. V. O inajá (Maximiliana maripa (Aubl.) Drude) como potencial alimentar e oleaginoso. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE PLANTAS OLEAGINOSAS, ÓLEOS, GORDURAS E BIODIESEL, 3. 2006.
3. DIAS, J. M.; ALVIM-FERRAZ, M. C. M.; ALMEIDA, M. F.; RIVERA-UTRILLA, J.; SÁNCHEZ-POLO, M. Waste materials for activated carbon preparation and its use in aqueous-phase treatment: A review. Journal of Environmental Management, v. 85, p. 833-846, 2007.