XII SIMPÓSIO DE RECURSOS HIDRÍCOS DO NORDESTE
PRODUÇAO DE CARVÃO ATIVADO PROVENIENTE DO CAROÇO DE
SIRIGUELA PARA TRATAMENTO DE ÁGUA
Neura Mendes da Silva 1; Matheus Andrade Rocha Costa 2; Rúbner Gonçalves Pereira 3; Evaldo Cardozo Souza Junior 4 & Cristiane Martins Veloso 5
RESUMO – A preocupação com a qualidade da água do planeta é algo sempre discutido, assim
como a contaminação das águas por corantes de indústrias têxteis. Um dos corantes mais utilizados neste tipo de indústria é o Azul de Metileno, considerado uma substância tóxica, em grandes concentrações, pode causar danos à saúde humana e ao meio ambiente Desta forma, no presente trabalho foi sintetizado carvão ativado utilizando como precursor de carbono o caroço de seriguela. A ativação foi realizada com ácido fosfórico e o mesmo foi testado como adsorvente utilizando como molécula modelo o corante azul de metileno. Os caroços de siriguela foram submetidos à secagem, triturados e tamisados. O farelo obtido foi transformado em carvão submetido ao processo adsortivo e para a quantificação do corante na solução em equilíbrio usou-se a técnica de espectofotometria. Foi produzido o carvões de siriguela ativado com NaOH , O teste adsortivo realizado foi estudo de massa, Verificou-se que a massa de carvão ideal para os testes adsortivos igual a20mg.Estudos posteriores podem ser realizados a fim de se determinar o tempo necessário para o equilíbrio, desse carvão e os ajustes satisfatórios de modelos matemáticos que possam predizer as concentrações de equilíbrio.
ABSTRACT– Concern about the quality of water on the planet is something always discussed as
well as the contamination of water by dyes in textile industries. One of the most dyes used in this type of industry is Methylene Blue,toxic substance, in high concentrations, can cause harm to human health and the environment Thus, in the present study was synthesized using activated carbon as a precursor carbon core of the Spanish prune. Activation was performed with phosphoric acid, and the same was tested as an adsorbent such as model molecule using the methylene blue
1) Graduanda em Engenharia Ambiental pela Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia.,rua Osvaldo cruz nº111, Itapetinga-BA7591678574, neuramendes@gmail.com
2) Graduanda em Engenharia Ambiental pela Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia.,
3) Engenheiro de Alimentos e M. Sc. em Engenharia de Alimentos pela Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia. 4) Engenheiro de Alimentos e M. Sc. em Engenharia de Alimentos pela Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia.
2 dye. The pits siriguela were dried, crushed and tamisados. The bran has transformed into charcoal and subjected to adsorptive process for the quantification of dye in solution at equilibrium used as spectrophotometry technique. The activated charcoals siriguela of NaOH was produced adsorptive The test study was conducted mass was found that the weight of charcoal is ideal for adsorption tests equal a20mg.Estudos later may be performed in order to determine the time required for balance, this coal and satisfactory adjustments of mathematical models that can predict the equilibrium concentrations.
Palavras-Chave – Adsorção; Carvão ativado; Reúso.
INTRODUÇÃO
Elevadas quantidades de efluentes contaminados são produzidos por diferentes tipos de indústrias, dentre elas estão às indústrias têxteis como principais geradoras destes rejeitos contaminados com corantes. Estes causam sérios problemas de âmbito socioambiental, por causa da enorme quantidade necessária para tingir tecidos para a sua fabricação. Segundo Guarantini e Zanoni (1999), milhões de compostos químicos coloridos têm sido sintetizados nos últimos tempos, sendo que 10.000 são produzidos em escala industrial. Porém, estipula-se que existem cerca de 2.000 tipos de corantes disponíveis para indústrias desse ramo. Essa variedade tem justificativa, uma vez que cada tipo de fibra colorida necessita de corantes com características próprias e definidas, ou seja, é preciso que tenha muita preocupação com as operações de tingimento de tecido por muitas razões: é um processo que tem o uso intensivo de água; quantidades de sal, às vezes, são usadas para melhorar a fixação do corante no material têxtil e muitos corantes apresentam metais pesados em sua composição, a exemplo do cromo e do cobre. (MA Al-GHOUTI et al., 2003)
De acordo com Robinson et al. (2001), os métodos mais amplamente usados para o tratamento de águas residuais contaminadas recaem em três categorias: métodos físicos (adsorção, filtração por membrana, coagulação e troca iônica), sendo válido ressaltar que esses métodos não aniquilam os poluentes, apenas os removem do meio líquido em que se encontravam diluído; métodos químicos, na qual consiste na oxidação dos corantes e pigmentos em processos industriais; métodos biológicos, no qual subdivide-se em dois procedimentos que baseia-se no tratamento aeróbico e anaeróbico, é tido como o processo mais econômico comparado com os processos citados acima, entretanto suas aplicações são geralmente bem restritas.
Conforme Moreira et al. (2000), o processo de adsorção tem comprovado ser um método eficaz e econômico no tratamento desse tipo de poluente, sendo necessário a pesquisa de materiais de baixo custo para ser utilizado industrialmente. Nos processos de adsorção, um ou mais componentes de uma corrente de gás ou de líquido são adsorvidas na superfície de um sólido e é realizada a separação. (GEANKOPLIS, 1998).
Ultimamente, novas abordagens têm sido postas em prática no sentido de encontrar adsorventes econômicos e eficazes para a remoção do corante dos efluentes têxteis. Neste sentido, têm sido propostos vários materiais alternativos, como produtos naturais, bioadsorventes, derivados e resíduos industriais e agrícolas pesquisadores afirmam que um adsorvente pode ser considerado de baixo custo se for pouco processado, for abundante na natureza e se for um derivado ou resíduo industrial (CECHETTI et al., 2010).
Assim, estudos laboratoriais e de escala piloto estão sendo desenvolvidas com adsorventes alternativos de baixo custo, como resíduos de frutas, cascas de cereais, resíduos industriais, entre outros (MORAIS, 2007, p.20). Inúmeras toneladas de resíduos advindos da agroindústria são sintetizados no mundo todos os anos, na maioria das vezes, são retiradas por meio de queimadas provocando um grande aumento na poluição ambiental. O Brasil sobressai na produção de grãos, cana de açúcar, óleos vegetais, madeira, etc. Porém, esse crescimento tanto da produção agrícola quanto da industrial, tem como conseqüência o aumento da contaminação ambiental, especialmente pelo acúmulo de matérias primas, insumos e diferentes tipos de resíduos, produzidos pela ineficiência de processos de conversão (FREIRE et al., 2000).
A produção de carvão ativado envolve duas etapas: a carbonização do precursor em atmosfera inerte e a ativação do material carbonizado. A etapa de carbonização consiste no tratamento térmico (pirólise) do precursor sob atmosfera inerte à temperatura, normalmente, superior a 473 K. É uma etapa de preparação do material na qual se removem componentes voláteis e gases leves (CO, H2, CO2 e CH4), produzindo uma massa de carbono fixo e uma estrutura porosa primária que favorece a ativação posterior. O teste adsortivo realizado foi o estudo de massa, que tem com objetivo determinar a massa ideal do adsorvente a ser utilizada em estudos de equilíbrio.
MATERIAIS E MÉTODOS
O experimento foi realizado no Laboratório de Engenharia de Processos (LEP) da Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB), localizado na cidade de Itapetinga– Bahia, o qual foi dividido em 3 etapas: Preparação do resíduo; Produção do carvão e Ensaio de Adsorção.
Preparação do resíduo
Os caroços de siriguela foram obtidos numa indústria de processamento de polpas de frutas da região sudoeste do estado da Bahia. O material foi submetido à secagem ao sol durante 24 horas, seguido de secagem em estufa com circulação de ar à temperatura de 105°C por 24 horas. O material seco foi triturado em moinho de facas, tamisado para selecionar a granulometria de 40mesh e armazenado para o uso posterior.
4 O resíduo foi impregnado com ácido fosfórico (F. Maia, 85%) (1 g de agente: 1 g de precursor) e aquecido a 80°C, sob agitação manual, por cerca de 30 min. Em seguida, foi seca em estufa a 110°C, por 24 horas. A carbonização do material foi realizada em forno mufla (Vulcan
3-550), sob fluxo de nitrogênio, durante 40 minutos a 500°C, com taxa de aquecimento de 5°C min-1.
O carvão obtido foi imerso em uma solução de ácido clorídrico, 1: (Qhemis, 37%) por 20min e lavado com água destilada até que o pH neutro fosse alcançado. Em seguida, o material foi seco em estufa a 80°C, por 8 horas, e armazenados em embalagem hermeticamente fechada.
A ativação foi realizada com ácido fosfórico e o mesmo foi testado como adsorvente utilizando como molécula modelo o corante azul de metileno.
O resíduo (caroço de siriguela) foi seco a 110°C por 24 horas em estufa (Tecnal TE 393/1), moído em moinho de facas para obtenção de partículas com tamanho entre 0,5 mm – 1,70 mm e peneirado em uma peneira de 40mesh. Em seguida, o resíduo foi impregnado com ácido fosfórico (F. Maia, 85%) na razão de 1 g de agente: 1 g de precursor, aquecido a 80°C, sob agitação manual, por cerca de 30min e seco em estufa a 110°C por 24 horas. A carbonização do material foi realizada em forno mufla durante 40 minutos a 500°C e o carvão produzido foi lixiviado com água até que o pH neutro fosse alcançado. Por fim, o carvão ativado foi seco em estufa a 80°C, por 8 horas e armazenado em embalagem hermeticamente fechada.
Preparação das soluções
O corante utilizado no processo de adsorção foi o azul de metileno (Nuclear), obtido comercialmente, e utilizou-se como adsorvente os carvões de siriguela.
A curva padrão foi construída a partir de uma solução de 100 mg/L de azul de metileno e suas diluições (0,5mg/L, 1mg/L, 2mg/L, 3mg/L, 4mg/L, 5mg/L, 6mg/L, 7mg/L, 8mg/L). A partir da curva de calibração, puderam-se estimar os valores de concentração do corante, dentro do intervalo estudado, partindo dos valores de absorbância lidos em espectrofotômetro (Biochrom Libra S70), no comprimento de onda de 665nm.
Ensaio de Adsorção
Aproximadamente 0,05g de cada carvão foram adicionados em tubos contendo1mL da solução de corante (100 mg/L) e 4 mL da solução tampão fosfato de sódio (pH=7,0), obtendo uma solução com concentração de 20 mg/L. Os tubos foram colocados em uma estufa BOD (Logem Scientific - LG340FT220) na temperatura de 30°C por 12 horas, em agitação constante, e em seguida foram centrifugados (marca, modelo). A quantificação do corante realizada em espectrofotômetro (Biochrom Libra S70) no comprimento de onda de 665nm.
O teste adsortivo realizado foi o estudo de massa, que tem com objetivo determinar a massa ideal do adsorvente a ser utilizada em estudos de equilíbrio.
As massas de carvão foram pesadas em tubos de ensaio e adicionou-se 5mL da solução de azul de metileno com concentração de 500ppm, determinada após testes preliminares, em pH neutro. Os tubos foram mantidos sob agitação constante (20 rpm), em um aparato experimental por 24 horas em temperatura ambiente. O sobrenadante foi filtrado, utilizando filtro de seringa de PTFE hidrofílico, poro 0,45μm, diâmetro do filtro 25mm (Analítica) e, em seguida, foi feita a quantificação do corante remanescente por leitura direta em espectrofotômetro (Biochrom Libra S70) no comprimento de onda 650nm. A partir dos valores de absorbância das soluções lidos no espectrofotômetro e da curva de calibração, determinou-se a massa do carvão.
RESULTADOS
A partir dos valores de absorbância das soluções lidos no espectrofotômetro e da curva de calibração, determinou-se a massa do carvão. Baseado no estudo adsortivo apresentado no presente trabalho, verificou-se que a massa de carvão ideal é igual a 20mg, conforme figura 1 abaixo.
Figura 1 – Estudo de massa do carvão ativado de seriguela para o corante azul de metileno
Segundo Nunes (2009), os extremos avaliados em um estudo de massa apresentam baixa eficiência como parâmetro operacional por questões antagônicas. Quando se utiliza pequenas massas de material adsorvente, este sofre uma rápida saturação, por adsorver uma elevada quantidade de adsorvato por grama de material.
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CONCLUSÕES
Levando em consideração a disponibilidade da matéria prima e o excelente resultado o caroço de siriguela é um ótimo agente precursor para a obtenção de um carvão ativado de qualidade. Diante dos resultados do experimento, a partir do estudo adsortivo do carvão de semente de seriguela apresentado no presente trabalho, verificou-se que a massa ideal, do mesmo, para realização dos futuros testes para a adsorção do corante azul de metileno é de 20mg.
BIBLIOGRAFIA
FREIRE, R. S. et al. Novas tendências para o tratamento de resíduos industriais contendo espécies
organocloradas. Química Nova, vol.23, n.4, 2000.
GEANKOPLIS, C.J. Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias. Compañía Editorial
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GUARATINI, C.C.I.; ZANONI, M. V. B. Corantes Têxteis. Revista Química Nova, São Paulo, v. 23, p.71-78, 1999.
MA AL-GHOUTI, MAM KHRAISHEH, SJALLENE MN AHMAD. The removal of dyes from textile
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School of Chemical Engineering, Queen’s University Belfast, David Keir Building, Stranmillis Road, Belfast BT9 5AG, Northern Ireland, UK Journal of Environmental Management, 2003.
MORAIS, W. A. Estudos de Sorção de um corante aniônico modelo em partículas de quitosana
reticulada. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2007.
MOREIRA, R. F. P.; HUMBERTO, J. J., SOARES, J. L., 2000. Isotermas de Adsorção de Corantes
sobre Carvão Ativado. II Encontro Brasileiro de Adsorção – II EBA, Florianópolis– SC, 85-91.
NUNES, D. L. Preparação de carvão ativado a partir de torta prensada de Raphanus sativus L. e
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ROBINSON, T.; MCMULLAN, G.; MARCHANT, R.; NIGAM, P. et al. Remediation of dyesin textile
effluent: a critical review on current treatment technologies with a proposed alternative. Bioresource
