Dissertação
Aplicação de biocarvão de aguapé (eichhornia crassipes) e derivados de grafeno para adsorção de Cr(VI) em solução aquosa
Application of biochar from aguape (eichhornia crassipes) and graphene derivatives for adsorption of Cr(VI) from aqueous solution
Registro en:
LIMA, Lucas dos Santos. Aplicação de biocarvão de aguapé (eichhornia crassipes) e derivados de grafeno para adsorção de Cr(VI) em solução aquosa. 2021. 136 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2021.
Autor
Lima, Lucas dos Santos
Institución
Resumen
Studies that apply biochar as adsorbent material of contaminants present in the
environment are growing and promising, mainly due to the environmental appeal
in the use of this carbonaceous material. In this work, samples of biochar and
graphene derivatives were used as adsorbents of Cr(VI) ions in aqueous media.
The samples of biochar were obtained from the pyrolysis of the biomass of
waterapple (Eichhornia crassipes) at 500 °C, forming the biochar B5.
Subsequently, it was submitted to the activation process with nitric acid (HNO3),
resulting in the formation of the activated biochar B5AT. The samples of graphene
derivatives, known as graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO),
were synthesized from graphite. A hybrid material was also formed using biochar
and rGO (B5ATM:rGOM) by maceration. Characterizations to determine the
chemical composition of the biochar samples showed oxygenated and
nitrogenated functional groups, especially for the sample activated with HNO3
acid. The synthesized graphene derivatives showed morphology and structural
organization in agreement with the literature. The materials were applied for the
adsorption of Cr(VI) ions and the macerated biochar B5M stood out in relation to
the others, presenting a higher adsorption capacity of the metal ions in acid
medium. The kinetic study showed a decrease in the adsorption rate at times
greater than 5 hours of contact of the B5M adsorbent with the Cr(VI) solution. The
nonlinear Elovich kinetic model applied to the B5M adsorbent showed the best
fits for the adsorption rate, suggesting that the adsorption process occurs by
chemisorption, while the Sips isotherm model provided the best adsorption
equilibrium parameters, the maximum adsorption capacity was 97.25 mg g-1
.
These results suggest that the adsorption process occurs in monolayer and that
the adsorbent material B5M exhibits a high degree of heterogeneity. Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Estudos que aplicam biocarvão como material adsorvente de contaminantes
presentes no meio ambiente são crescentes e promissores, principalmente
devido ao apelo ambiental no aproveitamento desse material carbonáceo. Neste
trabalho, foram utilizadas amostras de biocarvão e derivados de grafeno como
adsorventes de íons Cr(VI) em meio aquoso. As amostras de biocarvão foram
obtidas a partir da pirólise da biomassa de Aguapé (Eichhornia crassipes) a 500
°C, formando o biocarvão B5. Posteriormente foi submetido ao processo de
ativação com ácido nítrico (HNO3), resultando na formação do biocarvão ativado
B5AT. As amostras dos derivados de grafeno, conhecidos como óxido de
grafeno (GO) e óxido de grafeno reduzido (rGO), foram sintetizadas a partir do
grafite. Um material híbrido também foi formado utilizando biocarvão e rGO
(B5ATM:rGOM) por meio de maceração. As caracterizações para a
determinação da composição química das amostras de biocarvão apresentaram
grupos funcionais oxigenados e nitrogenados, principalmente para a amostra
ativada com ácido HNO3. Os derivados de grafeno sintetizados apresentaram
morfologia e organização estrutural de acordo com a literatura. Os materiais
foram aplicados para a adsorção de íons Cr(VI) e o biocarvão macerado B5M se
destacou em relação aos demais, apresentando uma maior capacidade de
adsorção dos íons metálicos em meio ácido. O estudo cinético apresentou uma
diminuição da taxa de adsorção em tempos maiores que 5 horas de contato do
adsorvente B5M com a solução de íons Cr(VI). O modelo cinético de Elovich não
linear aplicado ao adsorvente B5M apresentou melhores ajustes para a taxa de
adsorção, sugerindo que o processo adsortivo ocorre por quimissorção,
enquanto o modelo de isoterma de Sips forneceu os melhores parâmetros de
equilíbrio de adsorção, a capacidade máxima de adsorção foi de 97,25 mg g-1
.
Estes resultados sugerem que o processo de adsorção ocorre em monocamada
e que o material adsorvente B5M apresenta um alto grau de heterogeneidade. São Cristóvão