Aproveitamento das cinzas de cascas de arroz como matéria-prima para o preparo de carvão ativado e de fertilizantes minerais de silício e potássio

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: França, Amanda Araujo de
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/35636
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Antonio Salvio Mangrich
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em QuímicaMangrich, Antonio Salvio, 1939-França, Amanda Araujo de2024-08-12T12:44:55Z2024-08-12T12:44:55Z2014https://hdl.handle.net/1884/35636Orientador: Prof. Dr. Antonio Salvio MangrichDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 10/03/2014Inclui referênciasÁrea de concentração: Química inorgânicaResumo: A cinza da casca de arroz (CCA) é um resíduo produzido em grande quantidade no Brasil e no mundo e, por isso, sua disposição pode tornar-se problemática. Visto que possui alto teor de Si, é importante a realização de estudos para utilização da CCA no preparo de materiais de interesse tecnológico. Neste contexto, foram estudados métodos de aproveitamento da sílica da CCA para a síntese de fertilizantes semissolúveis de Si e K e da parte orgânica para o preparo de carvões ativados. A obtenção da sílica da CCA foi feita por meio de lixiviação alcalina (KOH). Os parâmetros concentração da solução de KOH e tempo de reação foram avaliados, sendo 6 mol.L-1 e 6 h, os que apresentaram o melhor resultado. A solução de K2SiO3 gerada na extração foi separada do material sólido por filtração. O fertilizante FERT1 foi sintetizado a partir da reação da solução de K2SiO3 com solução de KAlO2, produzida por reação de KOH com alumínio de sucata. Parte do FERT1 foi submetida à calcinação (500 °C / 4h), originando o FERT2. Os outros fertilizantes foram produzidos com uso da sílica precipitada pela adição de solução de H2SO4 à solução de K2SiO3 gerada anteriormente. Os fertilizantes FERT3, FERT4 e FERT5 foram preparados por reação mecanoquímica de KCl com SiO2 por 4, 8 e 12 h, respectivamente. Os fertilizantes FERT6, FERT7 e FERT8 foram preparados de forma similar aos anteriormente descritos, porém com adição de Al(OH)3 na moagem. Ensaios preliminares de liberação de K+ em água foram feitos com os fertilizantes e aqueles, de cada rota, que apresentaram menor liberação foram caracterizados e submetidos a estudos de liberação mais detalhados (FERT2, FERT4, FERT5 e FERT7). O material sólido retido no filtro foi seco em estufa, por 1 ou 12 h, e recebeu tratamento térmico de ativação de 600 °C / 1 h, originando os carvões ativados CAT1 e CAT2. A CCA e os produtos gerados foram caracterizados por XFR; XDR; TGA; DTA; FTIR; DRIFT; NMR, EPR; SEM e EDS. Medidas de área superficia específica (ASE) dos carvões ativados foram feitas pelo método BET. As técnicas utilizadas para a caracterização dos fertilizantes indicaram que o FERT2 possui composição similar ao mineral kalsilita. Além disso, sugeriram que os tratamentos utilizados para síntese do FERT4, FERT5 e FERT7, não promoveram a reação entre as matérias-primas utilizadas. O FERT2 apresentou menor liberação de K+ em água, comparado aos outros fertilizantes. Sugere-se que o controle da liberação do K+ nos FERT4, FERT5 e FERT7, seja devido ao recobrimento do KCl pela sílica amorfa insolúvel em água. Entre os carvões produzidos, o CAT2 apresentou melhores resultados em relação ao CAT1. A ASE, tamanho e volume de poros obtidos para o CAT2 foram de 645,0 m²/g, 1,92 ?, e 1,85 cm3/g, respectivamente. A síntese de carvão ativado e fertilizantes a partir da CCA parece ser um processo viável de aproveitamento do resíduo, com geração de insumos de considerável interesse econômico.Abstract: Rice husk ash (RHA) is waste produced in large quantities in Brazil and in the world and, therefore, its disposal can become problematic. Because their Si content is high, it is relevant to conduct studies of the use of RHA in the preparation of materials of technological interest. In this context, methods of use of silica from RHA for the synthesis of Si and K semi-soluble fertilizers and the remaining organic part for the preparation of activated carbon were studied. The extraction of silica from RHA was achieved by alkaline leaching (KOH). The parameters concentration of KOH solution and reaction time were evaluated, and the ones that showed the best result were 6 mol L-1 and 6 h. The generated K2SiO3 solution in extracting process was separated by filtration of the solid material. The FERT1 fertilizer was synthesized from the reaction of K2SiO3 solution with KAlO2 solution, produced by the reaction of KOH with Al from scrap. A sample of FERT1 was subjected to calcination (500 ° C / 4 hours) to generate the FERT2. Other fertilizers were produced with the precipitated silica originated by addition of H2SO4 solution to the K2SiO3 solution previously generated. FERT3, FERT4 and FERT5 fertilizers were prepared by mechanochemical reaction of precipitated silica and KCl by 4, 8 and 12 h, respectively. FERT6, FERT7 and FERT8 were prepared similarly to those described above, but with the addition of Al(OH)3 on the grind. Preliminary tests of K+ release in water were made with fertilizers and those of each route, which showed lower release were characterized and subjected to more detailed studies of release (FERT2, FERT4, FERT5 and FERT7). The solid material retained in the filter was dried in an oven for 1 or 12 h and received activation heat treatment of 600 ° C / 1 h, yielding the activated carbon CAT1 and CAT2. The RHA and the products generated were characterized by XFR; XDR, TGA, DTA, FTIR, DRIFT; NMR, EPR, SEM and EDS. Measurements of the surface area of activated carbon were made by the BET method. The techniques used to characterize the fertilizers indicated that FERT2 has a composition similar to that of kalsilite mineral. They also suggested that the treatments used for FERT4, FERT5 and FERT7 synthesis did not cause the reaction between the raw materials used. FERT2 showed a lower percentage of K+ release in water, compared to other fertilizers. It is believed that controlling the release of K+ in FERT4, FERT5 and FERT7, is caused by the concealment of KCl by amorphous silica that is insoluble in a neutral environment. Among the activated carbon produced, CAT2 showed better results compared to CAT1. The specific surface area, pore size and volume obtained for CAT2 were 645.0 m²/g, 1.92 ?, and 1.85 cm3/g, respectively. The synthesis of activated carbon and fertilizers from RHA seems to be a viable process for use of this waste, generating inputs of considerable economic interest.114f. : il. algumas color., tabs., grafs.application/pdfDisponível em formato digitalQuímicaFertilizantes potassicosSilicio - Adubos e fertilizantesArrozCarbono ativadoAproveitamento das cinzas de cascas de arroz como matéria-prima para o preparo de carvão ativado e de fertilizantes minerais de silício e potássioinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - AMANDA ARAUJO DE FRANCA.pdfapplication/pdf5398742https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/35636/1/R%20-%20D%20-%20AMANDA%20ARAUJO%20DE%20FRANCA.pdf931c4573d7b2fabfb66168e133b59ca7MD51open accessTEXTR - D - AMANDA ARAUJO DE FRANCA.pdf.txtExtracted Texttext/plain252305https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/35636/2/R%20-%20D%20-%20AMANDA%20ARAUJO%20DE%20FRANCA.pdf.txt5a51c139a58ce3a156e525017a8729bbMD52open accessTHUMBNAILR - D - AMANDA ARAUJO DE FRANCA.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1260https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/35636/3/R%20-%20D%20-%20AMANDA%20ARAUJO%20DE%20FRANCA.pdf.jpg1b2a7bf921a31446f46c4a01e9df1b9eMD53open access1884/356362024-08-12 09:44:55.533open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/35636Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-08-12T12:44:55Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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