Síntese de carvões ativados

A síntese de diferentes carvões ativados vem sendo largamente estudada usando diferentes métodos de ativação com diferentes precursores. Nesta subseção será realizada uma revisão sobre os métodos de ativação física e ativação química (usando o H3P O4),

Via ativação física

Cypres et al. [87], preparam um carvão ativado, de um carvão da mina Beringen na Bélgica, à temperatura de 1173 K que reagiu com hidrogênio, a uma pressão de 4 MP a, tendo uma perda de massa de 80%. A área supercial aumentou de 230 para 720 m2_g−1

(55% de grau de queima) e depois reduziu para 380 m2_g−1 _{quando o grau de queima al-}

cança 80 %. Quando o grau de queima estava entre 40 e 80%, as dimensões dos microporos permaneceram quase constantes, em torno de 1, 5 nm.

Alcaniz-Monge et al. [88] atribuíram o desenvolvimento de microporosidade usando a ativação com CO2 a uma taxa mais uniforme na direção radial das bras de carbono

do que a ativação usando vapor de água. Eles consideraram 2 explicações possíveis para a diferença na uniformidade da reação nas bras de carbono. A primeira corresponde à diferença na produção de inibição nas reações C −CO2e C −H2O. A segunda corresponde

às diferenças nos coecientes de difusão de H2O e CO2 nas bras de carbono. A primeira

explicação foi rejeitada porque as reações são limitadas pelo CO e H2, respectivamente,

às diferenças nos efeitos de inibição não produziriam diferenças notáveis.

Lussier et al. [89] estudaram a gaseicação do carvão de Saran usando a mistura de vapor de água e hidrogênio. As espécies adsorvidas foram estudadas por dessorção programada para temperaturas até 1700 K. A exposição desses carvões a misturas de vapor, hidrogênio e argônio a 1120 K e pressões de até 3, 1 MP a causou a quimissorção imediata de hidrogênio.

Zhang et al. [90] utilizaram o deutério (D2) como um meio de acompanhar a qui-

missorção do hidrogênio durante a ativação com vapor de água. A reação é complicada devido à formação de metano. Essa não é uma reação direta como acontece quando qua- tro hidrogênios se ligam a um átomo de carbono. A adsorção dissociativa do hidrogênio ocorre para formar C − H, então C − H2, depois C − H3 seguida pela formação de CH4.

Ko et al. [91] apresentam um panorama das pesquisas feitas sobre a produção de carvão ativado usando pneus descartados. Vários carvões ativados foram produzidos com área supercial maior que 1000 m2_g−1 _{usando ativação com vapor de água e áreas superciais}

entre 270 − 980 m g usando dióxido de carbono. Modelos foram desenvolvidos para descrever a conversão de pneus em carvões ativados. Ko et al. indicaram continuar os estudos para obter uma aplicação de sucesso aos carvões ativados produzidos de pneus descartados.

Via ativação química

Benaddi et al. [92] misturaram madeira com ácido fosfórico realizando um tratamento térmico sob uxo de vapor de nitrogênio nas temperaturas de 300 e 500 °C para obter carvão ativado. Os carvões foram caracterizados usando adsorção de nitrogênio (77 K). Foi encontrado que o vapor inibe a incorporação de heteroátomos na matriz de carbono. A ativação de madeira na presença de ácido fosfórico junto com vapor fornece carvões com alta área supercial (em torno de 1800 m2_g−1_{) com desenvolvimento de mesoporosidade.}

Puziy et al. [93] investigaram a superfície química e a estrutura dos poros de carvões ativados sintéticos produzidos com ácido fosfórico em atmosfera de ar. Eles usaram o ar ao invés de um gás inerte (nitrogênio ou argônio) devido às propriedades das ligações iônicas dos metais nos carvões, porque o tratamento oxidativo pode criar grupos super- ciais adicionais capazes de absorver íons de metais da solução aquosa. Esses carvões, em comparação com os carvões obtidos usando atmosfera inerte, apresentaram propriedades de trocas de cátions. Os diferentes métodos de análises de isotermas de N2 e CO2 mos-

traram a existência nesses carvões de micro e mesoporos. O volume máximo de micro e mesoporos ocorreu à temperatura máxima de 900 °C.

Zuo et al. [94] prepararam carvões ativados, ativados com H3P O4, a partir de três

materiais lignocelulósico, madeira, caule de algodão e de espiga de milho, com tamanho de partículas entre 0, 45 e 1 mm. A textura dos poros dos carvões ativados foi analisada por isotermas de adsorção de nitrogênio e a cristalinidade do carvão foi medida pelo método de difração de raios-X. Os resultados mostraram que o decrescimento na cristalinidade do material estava sobrepondo o desenvolvimento de poros, especialmente mesoporos.

simples ou binários e de sistemas de mistura de tolueno e butanona (MEK) em carvões ativados modicados com ácido fosfórico (CA/AF). O estudo revelou que a quantidade de tolueno adsorvido no CA/AF foi maior do que a quantidade adsorvida nos carvões ativados puros e o aumento da adsorção foi atribuído ao efeito do aumento da área supercial e o volume de poros causado pelo tratamento com ácido fosfórico.

Hata et al. [96] prepararam carvões ativados com mesoporos a partir do bambu com impregnação de ácido fosfórico, analisando a melhor taxa de ativação em massa de H3P O4/bambu e a melhor temperatura. A estrutura porosa foi analisada usando

isotermas de adsorção e dessorção de N2. Os resultados mostraram que o carvão ativado

preparado usando uma taxa de 3 g/g com uma temperatura de 500 °C teve o maior volume de mesoporos, 0, 93 cm3_/g.

Yakout et al. [97] estudaram os efeitos da concentração do H3P O4na estrutura do poros

e a química da superfície de carvões ativados preparados a partir do caroço de azeitona com ativação química usando ácido fosfórico como o agente ativante. Foram medidas as mudanças na massa associada com a impregnação, carbonização e com o processo de lavagem. Chegaram à conclusão que quanto maior for a concentração de ácido fosfórico a estrutura porosa apresentará maior área supercial especíca e maior volume de poros.