dissertação
Obtenção de carvão ativado a partir da fuligem da candeia por diferentes processos de ativação
Obtainment of activated charcoal from candeia’s soot by different activation processes
Registro en:
GOMES, P. B. Obtenção de carvão ativado a partir da fuligem da candeia por diferentes processos de ativação. Dissertação (Mestrado Multicêntrico em Química de Minas Gerais)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2017.
Autor
Gomes, Pedro Barroso
Institución
Resumen
In the present work candeia’s soot (FC), an agroindustrial waste, was used as a
precursor to obtain activated charcoal (CA). For this, different activation
methodologies described in the literature were evaluated, as well as an
innovative activation with iron oxide. The main objective of this work was to
evaluate the possibility of obtaining activated charcoal from the candeia’s soot,
as well as a comparison between the activation processes. The activation
conditions used were based on methodologies found in the literature, involving
activation with NaOH, H3PO4, ZnCl2, CO2 and Fe2O3. The activated charcoals
obtained were characterized by different techniques such as elemental analysis
(CHN), thermogravimetric analysis (TGA), infrared spectroscopy (IV-TF),
specific surface area, scanning electron microscopy (SEM), pH of zero charge
(pHpcz) and Boehm titration. Adsorption studies were performed using the
methylene blue (AM) and reactive black (PR) dyes. The characterizations have
proven to obtain activated charcoals with different characteristics depending on
the activation process. From CHN and TG analyzes it is possible to know that
the activated charcoals have carbon content between 70 and 85%. By the use of
infrared spectroscopy and Boehm titration show a quantitative variation in the
functional groups, observed according to each methodology used, also
presenting variation related to the pHpcz point. The morphology evaluated by
SEM showed a great distinction between the materials, resulting in an apparent
decrease of the particles or ruptures in the structure, in relation to the precursor.
The obtained results of specific surface area show that the activated charcoals
activated with NaOH and Fe2O3 show the highest values (804 and 435 m
2
g
-1
,
respectively). These coals also had the best results for adsorption of the dyes
AM and PR, reaching to adsorb about 222 and 360 mg g
-1
, respectively. The
adsorption processes were considered favorable according to the evaluated
parameters (RL and n). And the adsorption of the AM for the majority of the
materials was better suited to the Langmuir model and pseudo-second order,
whereas for the PR the most suitable models for almost all materials were
Freundlich and pseudo-second order. The results show that the processes of
activation of the candeia’s soot were very efficient using NaOH and Fe2O3 as
activating agents, demonstrating viability in obtaining CA using FC as a
precursor. Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) No presente trabalho a fuligem de candeia, um resíduo agroindustrial, foi
utilizada como precursor para obtenção de carvão ativado (CA). Para tal, foram
avaliadas diferentes metodologias de ativação descritas pela literatura, assim
como uma ativação inovadora com óxido de ferro. O objetivo principal se
baseou em avaliar a possibilidade de obtenção de carvão ativado a partir de
fuligem de candeia, assim como uma comparação entre processos de ativação.
As condições de ativação utilizadas foram baseadas em metodologias
encontradas na literatura, envolvendo ativação com NaOH, H3PO4, ZnCl2, CO2 e
Fe2O3. Os carvões ativados obtidos foram caracterizados por diferentes técnicas,
tais como: análise elementar (CHN), análise termogravimétrica (TG),
espectroscopia na região do infravermelho (IV-TF), área superficial específica,
microscopia eletrônica de varredura (MEV), ponto de carga zero (pHpcz) e
titulação de Boehm. Também foram realizados estudos de adsorção utilizando os
corantes azul de metileno (AM) e preto reativo (PR). As caracterizações
comprovaram a obtenção de carvões ativados com características distintas
dependendo do processo de ativação. A partir das análises de CHN e TG pode-se
comprovar a obtenção de carvões com um teor de carbono variando entre
aproximadamente 70 e 87%. Pela utilização da espectroscopia na região do
infravermelho e pela titulação de Boehm observaram-se variações quantitativas
nos grupos funcionais de acordo com cada metodologia empregada,
apresentando também variação relativa ao ponto de carga zero. A morfologia
avaliada por MEV demonstrou uma grande distinção entre os materiais,
resultando em uma aparente diminuição das partículas ou rupturas na estrutura,
em relação ao precursor. Os resultados obtidos de área superficial específica
mostram que os carvões ativados com NaOH e Fe2O3 apresentam os maiores
valores (804 e 435 m
2
g
-1
, respectivamente). Estes carvões também apresentaram
os melhores resultados para adsorção dos corantes AM e PR, chegando a
adsorver 222 e 360 mg g
-1
, respectivamente. Os processos de adsorção foram
considerados favoráveis segundo os parâmetros avaliados (RL e n). A adsorção
do AM para a maioria dos materiais obtidos se adequou melhor ao modelo de
Langmuir e pseudossegunda ordem, enquanto para o PR os modelos mais
adequados para quase todos os materiais foram o de Freundlich e
pseudossegunda ordem. Os resultados obtidos mostram que os processos de
ativação da fuligem de candeia foi bastante eficiente utilizando NaOH, Fe2O3
como agentes ativantes, demonstrando uma viabilidade na obtenção de CA
utilizando a FC como precursor.
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