Compósitos a base de óxido de ferro incorporado em carvão ativado preparado de resíduos de frutos do inajá.

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Iniciação Científica

Autores

Leocádio, M.A.P. (UFAM) ; Bentes, V.L.I. (UFAM) ; Bindá, R.S. (UFAM) ; Couceiro, P.R.C. (UFAM)

Resumo

Neste trabalho foram preparados compósitos (CP’s) através do método direto da impregnação do resíduo do inajá com o reagente FeCl3 e posteriormente as misturas impregnadas e secas, foram pirolisadas em cadinhos de porcelana tampados em equipamento de forno mufla com rampas de aquecimentos programadas até alcançarem cerca de 400 e 500 o C. Outro processo de preparação dos compósitos foi denominado de método indireto, onde foi primeiramente preparado o carvão ativado da biomassa do resíduo do fruto do inajá com agente ativante, FeCl3, e oxido de ferro, sendo essa mistura seca em estufa por 24 horas e posteriormente pirolisadas em mufla até 400 e 500 o C. Os CP’s apresentaram coloração avermelhada e marron com rendimentos superiores a 35%.

Palavras chaves

Compósitos; Carvão Ativado; Resíduo de inajá

Introdução

A preocupação com ambientes contaminados por poluentes orgânicos e inorgânicos têm despertado a atenção da comunidade cientifica para o desenvolvimento de materiais que possam ser utilizados como remediadores desses ambientes. Um dos materiais mais empregados na remoção de poluentes do meio aquoso é o carvão ativado que apresenta excelentes propriedades adsorventes e que desde a antiguidade é utilizado em diversos processos como filtração, purificação e desodorização (MANGUEIRA,2014). Os materiais adsorventes preparados desses tipos de resíduos podem apresentem características semelhantes ou até melhores do que os convencionais para remoção de poluentes em meio aquoso, principalmente metais traços e poluentes orgânicos (DIAS et al., 2007). Os carvões ativados ainda podem agir diretamente como catalisadores em diferentes reações químicas e são amplamente usados como suportes catalíticos, por apresentarem geralmente elevada área superficial que mantem a fase ativa catalítica em um estado altamente disperso (CASTRO et al., 2009, LEMOS, et al., 2012). A aplicação de óxidos de ferro como catalisadores promissores na degradação de contaminantes orgânicos em águas residuais usando peróxido de hidrogênio (H2O2), a reação que envolve o ferro na presença de H2O2 é conhecida como reação de Fenton, a qual pode ser classificada como Fenton homogênea e Fenton heterogênea, entretanto o sistema Fenton heterogêneo tem despertado grande interesse pela ciência investigativa de novos materiais devido apresentar algumas vantagens em relação ao homogêneo, principalmente pela possibilidade de reuso do catalisador (OLIVEIRA et al., 2013; GONÇALVES et al., 2009; NOGUEIRA et al., 2007).

Material e métodos

Preparação do Compósito óxido de ferro/carvão ativado, Fe2O3/CA – Método direto Os compósitos foram preparados a partir da mistura de 10 g da biomassa (resíduo do fruto do inajá) com o reagente cloreto de ferro (FeCl3), na proporção 1:1 m/m. A mistura foi adicionado 100 mL de água destilada e em seguida permaneceu sob agitação magnética por um período de 2 horas, seguido de secagem em estufa a 110 o C por 24 horas para promover a impregnação do FeCl3 na biomassa. Os materiais impregnados e secos foram pirolisados em forno mufla, atmosfera oxidante, a temperaturas de 400 e 500 o C respectivamente, com rampas de aquecimento programadas. As amostras dos compósitos foram preparadas em duplicatas. Preparação do Compósito óxido de ferro/carvão ativado, Fe2O3/CA – Método indireto Para preparar os compósitos pelo método indireto, preparou-se primeiro o carvão ativado (CA) a partir da biomassa do inajá utilizando o FeCl3 como agente ativante, nas mesmas condições de preparação dos compósitos, e para remover o agente ativante da matriz de carvão ativado foi lavado com uma solução de ácido clorídrico (HCl) 1:2 V/V e agua destilada até obtenção de pH~7,0. Após a lavagem as amostras de carvões ativados foram secas em estufa a 110 o C por 24 horas e, por conseguinte, pesou-se 10 g do CA de inajá que foi misturado com 10 g de oxido de ferro (hematita), previamente preparado, secas e pirolisadas em forno mulfa a 400 e 500 oC, respectivamente. As amostras dos compósitos obtidos pelo método indireto a temperaturas de até 400 o C foram codificadas como CP400-INi e as amostras preparadas a temperaturas de 500 o C foram codificadas como CP500-INi, todas as amostras foram guardados em frascos de vidro âmbar devidamente fechados.

Resultado e discussão

Os compósitos a base de carvão ativado (CA), preparados de resíduos da torta do fruto do inajá, impregnados com oxido de ferro (hematita) CA/Fe2O3 através de método direto e método indireto foram obtidos em duplicatas (Figura 1). Os compósitos apresentaram coloração avermelhada e coloração marron devido a presença do oxido de ferro nas amostras, indicando a impregnação do ferro na matriz de carbono. Os compósitos preparados pelos métodos direto e indireto apresentaram rendimentos superiores a 35,0 %, com maior rendimento para a amostra do compósito preparada pelo método indireto a 400 oC, que apresentou rendimento de 57,4 %. Os espectros das amostras dos compósitos obtidos pela técnica de Espectroscopia de Infravermelho (FTIR) apresentaram perfis gráficos semelhantes conforme pode ser observado nos espectros abaixo, com algumas bandas de absorção mais intensas em algumas regiões dos espectros. As Figuras dos espectros na região do infravermelho (Figura 2) observou-se bandas de absorção próximo á 3400 cm-1 que podem ser atribuído um estiramento de O-H de moléculas de água adsorvida na superfície do CA produzido ou vibrações de O-H de álcool, já a banda localizadas em 3134 cm-1 é referente a vibrações de ligações C-H de hidrocarbonetos. As bandas observadas próximo a 1600 cm-1 são atribuídas a vibrações C=C de anéis aromáticos, típicos de material carbonáceo e o pico em 1400 cm-1 correspondem a vibrações de C=O. Bandas de absorção em torno de 1000 cm-1 referente a vibrações C-O geralmente presentes em grupos fenólicos e também foi verificado a presença de banda de absorção próxima a 570 cm-1 são referentes a vibrações Fe-O, revelando a presença do ferro incorporado na matriz de carvão ativado (Sales, et al 2015; Bentes 2017).

Ilustração das amostras dos compósitos (CA/Fe2O3)- (a) amostras em duplicatas e (b) amostras obtidas pelos métodos direto e indireto.


Espectros na região do infravermelho dos compósitos pelos Métodos Direto e Método Indireto.

Conclusões

Os Compósitos a base de óxido de ferro incorporado em carvão ativado preparados de resíduos de frutos do inajá, são materiais de baixo custo e fácil preparação com possibilidade de aplicação na remediação de ambientes contaminados por poluentes orgânicos e inorgânicos. A produção desses materiais é de grande interesse para a comunidade cientifica na busca de materiais remediadores de baixo custo e elevada eficiência. Os materiais produzidos serão testados para a remoção de corante, o azul de metileno, através do processo Fenton Herogêneo, além da realização de outras analises de caracterização

Agradecimentos

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

Referências

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