Carvão ativado de Capim Annoni (Eragrostis Plana Nees) preparado por pirólise assistida em forno micro-ondas com ativação química e aplicação na remoção de contaminantes orgânicos emergentes de solução aquosa

• Autor(a) principal: Cunha, Mariene Rochefort
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIPAMPA
• Texto Completo: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/4143
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Engenharia; Carvão Ativado; Capim Annoni (Eragrostis plana Nees); Engineering; Activated Carbon; Annoni Grass (Eragrostis plana Nees)

O presente estudo descreve a preparação, caracterização e aplicação do carvão ativado oriundo de Capim Annoni (Eragrostis plana Nees) via pirólise em forno micro-ondas e ativação química para remoção de dois contaminantes orgânicos emergentes Cafeína (CAF) e 2-Nitrofenol (2NF) de solução aquosa. O processo de preparação do carvão ativado consistiu das seguintes etapas: ativação química do material precursor com o cloreto de zinco (ZnCl2), pirólise em forno micro-ondas utilizando uma potência de 1300 watts por 5.30 minutos sob fluxo de nitrogênio e lixiviação dos compostos inorgânicos com HCl 6 mol L-1. O carvão ativado de Eragrostis plana Nees (CAEPN) foi caracterizado através das seguintes técnicas analíticas: Espectroscopia Vibracional na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), Análise Elementar (CHNO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Isotermas de Adsorção/dessorção de nitrogênio usando os métodos matemáticos (BET) e (BJH), Análise Termogravimétrica (TGA), Titulação de Boehm e Ponto de Carga Zero (pHPCZ). O CAEPN apresenta uma área superficial de 1250 m2g-1 com uma estrutura predominantemente mesoporosa. Os ensaios de adsorção foram realizados pelo procedimento em batelada a temperatura de 25 ºC. Foram investigados importantes parâmetros que influenciam na capacidade máxima de adsorção como quantidade de massa de adsorvente, tempo de contato entre adsorvente e adsorvato, pH da solução e concentração inicial do adsorvato. A capacidade máxima de adsorção para CAF e 2NF foram obtidas em pH 7. A condição de equilíbrio foi atingida em 30 minutos para ambas as moléculas. A quantidade de massa de adsorvente necessária para obtenção das máximas capacidades de adsorção para CAF e 2NF foram de 70,0 mg / 20,0 mL. Os modelos não lineares de equilíbrio Langmuir, Freundlich, Liu foram utilizados para descrever o mecanismo de interação adsorventeadsorvato. O modelo de Liu é o que melhor se ajustou aos dados experimentais. Com base no modelo de Liu a capacidade máxima de adsorção (Qmax) foi de 235,5 mg g-1 para CAF e 255,8 mg g-1 para o 2NF. A cinética de adsorção foi obtida a partir dos modelos cinéticos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem e de ordem fracionária de Avrami. O modelo de ordem fracionária de Avrami foi o modelo que melhor descreveu a cinética de adsorção para ambas as moléculas apresentando os valores mais próximos da unidade R2 e os menores valores para SD. Os resultados obtidos mostram a viabilidade da aplicação do Capim Annoni como material precursor para produção de carvão ativado e também mostram que CAEPN pode ser utilizado para eficiente remoção de contaminantes emergentes tais como a CAF e 2NF de solução aquosa. Palavras-chave: Carvão Ativado; Pirólise em Forno Micro-ondas; Capim Annoni (Eragrostis plana Nees); Remoção de Contaminantes Orgânicos Emergentes (Cafeína e 2-Nitrofenol).