Influência dos parâmetros na síntese do carvão ativado da casca do Astrocaryum aculeatum no processo de adsorção

Cristiane Daliassi Ramos de Souza

ORCID iD Universidade Federal do Amazonas (UFAM) Brasil

Matheus Macedo Teixeira

ORCID iD Universidade Federal do Amazonas (UFAM) Brasil

Suenne Renata Lima Fernandes

ORCID iD Universidade Federal do Amazonas (UFAM) Brasil

Resumo

Os resíduos agroindustriais amazônicos têm sido considerados como alternativa na produção de carvão ativado. O emprego da biomassa residual como precursora na síntese de adsorventes é aplicado em diversos processos e possui características distintas dependendo da matéria-prima e das condições de ativação. O objetivo deste estudo foi verificar a atuação dos principais parâmetros da síntese do carvão da casca do tucumã, assim como avaliar a eficiência do adsorvente na remoção do corante azul de metileno. Os ensaios foram realizados utilizando um planejamento fatorial 23 para avaliar os efeitos das variáveis. Após a obtenção dos carvões, os materiais foram caracterizados por EDXRF e MEV. Além disso, foram submetidos aos ensaios de adsorção. Os resultados mostraram excelente eficiência de remoção (99,47%) e capacidade adsorvida máxima pelo carvão de 1,981 mg/g (10 mg/L corante; 100 mg adsorvente), obtidas mantendo os fatores no nível superior para temperatura de carbonização (600 °C) e ativante químico (H3PO4), e no nível inferior para granulometria (0,425 mm). Os dados cinéticos obtidos foram melhor ajustados ao modelo de pseudo 2ª ordem, sugerindo a quimissorção como etapa limitante. Diante disso, o adsorvente produzido da biomassa residual amazônica demonstrou ser promissor, contribuindo tanto para a diminuição dos impactos causados ao meio ambiente quanto para o desenvolvimento sustentável.

Palavras-chave


adsorção; carvão ativado; delineamento fatorial; resíduos agroindustriais; tucumã


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Referências


ACHAW, O.-W.; AFRANE, G. The evolution of the pore structure of coconut shells during the preparation of coconut shell-based activated carbons. Microporous and Mesoporous Materials, v. 112, n. 1-3, p. 284-290, 2008. DOI: https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2007.10.001.

AYSU, T.; KÜÇÜK, M. M. Removal of crystal violet and methylene blue from aqueous solutions by activated carbon prepared from Ferula orientalis. International Journal of Environmental Science and Technology, v. 12, p. 2273-2284, 2015. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s13762-014-0623-y.

BONILLA-PETRICIOLET, A.; MENDOZA-CASTILLO, D. I.; REYNEL-ÁVILA, H .E. Adsorption processes for water treatment and purification. Cham, Switzerland: Springer, 2017. 249 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-58136-1.

BLOCK, I.; GÜNTER, C.; RODRIGUES, A. D.; PAASCH, S.; HESEMANN, P.; TAUBERT, A. Carbon adsorbents from spent coffee for removal of methylene blue and methyl orange from water. Materials, v. 14, n. 14, 3996, 2021. DOI: https://doi.org/10.3390/ma14143996.

COSTA, P. D.; FURMANSKI, L. M.; DOMINGUINI, L. Produção, caracterização e aplicação de carvão ativado de casca de nozes para adsorção de azul de metileno. Revista Virtual de Química, v. 7, n. 4, p. 272-285, 2015. Disponível em: https://rvq-sub.sbq.org.br/index.php/rvq/article/view/871. Acesso em: 11 mar. 2022.

DAWOOD, S.; SEN T. K. Removal of anionic dye Congo red from aqueous solution by raw pine and acid-treated pine cone powder as adsorbent: equilibrium, thermodynamic, kinetics, mechanism and process design. Water Research, v. 46, n. 6, p. 1933-1946, 2012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2012.01.009.

HADI, P.; XU, M.; NING, C.; LIN, C. S. K.; MCKAY, G. A critical review on preparation, characterization and utilization of sludge-derived activated carbons for wastewater treatment. Chemical Engineering Journal, v. 260, p. 895-906, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.08.088.

HASSAN, H. Z.; MOHAMAD, A. A.; ALYOUSEF, Y.; AL-ANSARY, H. A. A review on the equations of state for the working pairs used in adsorption cooling systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 45, p. 600-609, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.02.008.

HO, Y. S.; MCKAY, G. Pseudo-second order model for sorption processes. Process Biochemistry, v. 34, n. 5, p. 451-465, 1999. DOI: https://doi.org/10.1016/S0032-9592(98)00112-5.

JIAN, X.; ZHUANG, X.; LI, B.; XU, X.; WEI, Z.; SONG, Y.; JIANG, E. Comparison of characterization and adsorption of biochars produced from hydrothermal carbonization and pyrolysis. Environmental Technology & Innovation, v. 10, p. 27-35, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.eti.2018.01.004.

KUANG, Y; ZHANG, X.; ZHOU, S. Adsorption of methylene blue in water onto activated carbon by surfactant modification. Water, v. 12, n. 2, 587, 2020. DOI: https://doi.org/10.3390/w12020587.

LAKSACI, H.; KHELIFI, A.; TRARI, M.; ADDOUN, A. Synthesis and characterization of microporous activated carbon from coffee grounds using potassium hydroxides. Journal of Cleaner Production, v. 147, p. 254-262, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.01.102.

LORENZI, H.; NOBLICK, L. R; KAHN, F.; FERREIRA, E. Arecaceae (Palmeiras). Nova Odessa: Instituto Plantarum, 2010. 368 p.

MIYAH, Y.; LAHRICHI, A.; IDRISSI, M.; KHALIL, A.; ZERROUQ, F. Adsorption of methylene blue dye from aqueous solutions onto walnut shells powder: equilibrium and kinetic studies. Surfaces and Interfaces, v. 11, p. 74-81, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfin.2018.03.006.

MOHAMMAD-KHAH, M. A.; ANSARI, R. Activated charcoal: preparation, characterization and applications: a review article. International Journal of Chemistry & Technology Research, v. 1, n. 4, p. 859-864, 2009. Disponível em: https://sphinxsai.com/CTVOL4/ct_pdf_vol_4/CT=10%20%20(859--864).pdf. Acesso em: 22 mar. 2022.

MONTGOMERY, D. C.; RUNGER, G. R. Estatística aplicada e probabilidade para engenheiros. 6. ed. Rio de Janeiro. LTC, 2016. 652 p.

MUNIANDY, L.; ADAM, F.; MOHAMED, A. R.; NG, E.-P. The synthesis and characterization of high purity mixed microporous/mesoporous activated carbon from rice husk using chemical activation with NaOH and KOH. Microporous and Mesoporous Materials, v. 197, p. 316-323, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2014.06.020.

ODUBIYI, O. A.; AWOYALE, A. A.; ELOKA-EBOKA, A. C. Wastewater treatment with activated charcoal produced from cocoa pod husk. International Journal of Environment and Bioenergy, v. 4, n. 3, p. 162-175, 2012. Disponível em: https://modernscientificpress.com/Journals/downloadFile.aspx?gkN1Z6Pb60HNQPymfPQlZOvOz7KgjeU4y3KCzHbx2RQAfsHh/ocdhgKpygnEAdob. Acesso em: 28 ago. 2022.

PEDROZA, M. M.; SOUSA, J. F.; VIEIRA, G. E. G.; BEZERRA, M. B. D. Characterization of the products from the pyrolysis of sewage sludge in 1kg/h rotating cylinder reactor. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, v. 11, p. 108-115, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jaap.2013.10.009.

PRAJAPATI, A. K.; MONDAL, M. K. Comprehensive kinetic and mass transfer modeling for methylene blue dye adsorption onto CuO nanoparticles loaded on nanoporous activated carbon prepared from waste coconut shell. Journal of Molecular Liquids, v. 307, 112949, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.112949.

RAMÍREZ MUÑOZ, A. P.; GIRALDO, S.; FLÓREZ YEPES, E.; ACELAS SOTO, N. Y. Preparación de carbón activado a partir de residuos de palma de aceite y su aplicación para la remoción de colorantes. Revista Colombiana de Química, v. 46, n. 1, p. 33-41, 2017. DOI: https://doi.org/10.15446/rev.colomb.quim.v46n1.62851.

RUTHVEN, D. M. Principles of adsorption and adsorption processes. New Brunswick: Wiley, 1984. 453 p.

SALES, P. F.; BERTOLI, A. C.; PINTO, F. M.; MAGRIOTIS, Z. M. Produção, caracterização e aplicação do carvão ativado obtido a partir do sabugo de milho: a busca pelo reaproveitamento de um resíduo agroindustrial. Revista Virtual de Química, v. 7, n. 4, p. 1174-1188, 2015. DOI: http://dx.doi.org/10.5935/1984-6835.20150066.

SANTANA, J. S.; SANTOS, B. R.; RESENDE, B. O. Utilização da casca de banana como biossorvente para adsorção de metais pesados viabilizando sua utilização em águas residuárias da indústria galvânica. INOVAE – Journal of Engineering, Architecture and Technology Innovation, v. 8, p. 143-157, 2020. Disponível em: https://revistaseletronicas.fmu.br/index.php/inovae/article/view/2169. Acesso em: 1 abr. 2022.

SHANLEY, P. O.; MADINA, G. Frutíferas e plantas úteis na vida amazônica. Belém: CIFOR: Imazon, 2005. 300 p.

SILVA, C. C.; FREITAS, L. A. A.; ALBUQUERQUE, J. V. M.; OLIVEIRA, F. A. Elemental chemistry composition of Astrocaryum aculeatum Meyer (arecaceae) using EDXRF methods. International Journal of Applied Science - Research and Review, v. 5, n. 3, p. 1-6, 2018. DOI: http://dx.doi.org/10.21767/2394-9988.100080.

SILVA, M. S. P.; RAULINO, G. S. C.; VIDAL, C. B.; LIMA, A. C. A.; NASCIMENTO, R. F. Influência do método de preparo da casca do coco verde como biossorvente para aplicação na remoção de metais em soluções aquosas. Revista DAE, n. 193, p. 66-73, 2013. DOI: http://dx.doi.org/10.4322/dae.2014.114.

SOUZA, C. D. R; SILVA, K. C. Energy potential of waste from Brazil nut (Bertholletia excelsa H.B.K.) for production of activated carbon. Research, Society and Development, v. 10, n. 2, e53310212698, 2021. DOI: https://doi.org/10.33448/rsd-v10i2.12698.

SOUZA, E. S.; SOUZA, E. S.; ALMEIDA, M. M.; VIEIRA, F. F.; LUIZ, M. R.; SOUZA, N. C.; ARAÚJO, H. W. C.; FERREIRA, W. B. Utilização da farinha da casca de laranja como bioadsorvente em efluentes têxteis. Brazilian Journal of Development, v. 6, n. 8, p. 60101-60109, 2020. DOI: https://doi.org/10.34117/bjdv6n8-430.

SWARNALAKSHMI, K. S.; CHINNAIYAN, P.; NIVETHA, S.; NAIR, A. S. Use of rice husk ash as an adsorbent to remove contaminants in water and comparison with advanced oxidation process: a study. Materials Today: Proceedings, v. 5, n. 11, Part 3, p. 24248-24257, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.10.220.

TAN, K. L.; HAMEED, B. H. Insight into the adsorption kinetics models for the removal of contaminants from aqueous solutions. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, v. 74, p. 25-48, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jtice.2017.01.024.

TANG, Y.; ZHAO, Y.; LIN, T.; LI, Y.; ZHOU, R.; PENG, Y. Adsorption performance and mechanism of methylene blue by H3PO4- modified corn stalks. Journal of Environmental Chemical Engineering, v. 7, n. 6, 103398, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2019.103398.

VALENÇA, R. M.; MACÊDO, W. V.; RODRIGUES, C. C.; NÓBREGA, S. W. Adsorção de fluoreto em solução aquosa e em água de abastecimento em carvão ativado à base de casca de castanha-do-Brasil. Revista Engenharia Ambiental: Pesquisa e Tecnologia, v. 14, n. 2, p. 44-54, 2017. Disponível em: http://ferramentas.unipinhal.edu.br/engenhariaambiental/viewarticle.php?id=1496. Acesso em: 11 mar. 2022.

WANG, X.; LI, D.; LI, W.; PENG, J.; XIA, H.; ZHANG, L.; GUO, S.; CHEN, G. Optimization of mesoporous activated carbon from coconut shells by chemical activation with phosphoric acid. BioResources, v. 8, n. 4, p. 6184-6195, 2013. Disponível em: https://bioresources.cnr.ncsu.edu/resources/optimization-of-mesoporous-activated-carbon-from-coconut-shells-by-chemical-activation-with-phosphoric-acid/. Acesso em: 11 mar. 2022.

YAGUB, M. T.; SEN, T. K.; AFROZE, S.; ANG, H. M. Dye and its removal from aqueous solution by adsorption: a review. Advances in Colloid and Interface Science, v. 209, p. 172-184, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cis.2014.04.002.


DOI: http://dx.doi.org/10.18265/1517-0306a2021id6436

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