PRODUÇÃO DE CARVÃO ATIVADO A PARTIR DE CASCAS DE SEMENTES DE SERINGUEIRA E DE CASCANHA DO PARÁ

Transcrição

1 PRODUÇÃO DE CARVÃO ATIVADO A PARTIR DE CASCAS DE SEMENTES DE SERINGUEIRA E DE CASCANHA DO PARÁ Nathana Gomes Cardoso Neres 1 ; Niléia Cristina da Silva 2 ; Ubaldo Martins das Neves 3 ; Lívia Nayanne de Lemos Barbosa 1 1 Aluno do Curso de Engenharia Florestal; Campus de Gurupi; nathana_l@hotmail.com; livianaya@hotmail.com; PIVIC/UFT 2 Orientadora do Curso de Agronomia; Campus de Gurupi; nilacs@mail.uft.edu.br 3 Co-orientador(a) do Curso de Engenharia Florestal; neves@mail.uft.edu.br RESUMO Este trabalho teve como objetivo a produção de carvão ativado (CA) utilizando resíduos florestais e agrícolas, as casca de semente de Seringueira e de Castanha do Pará e testar sua eficiência para remoção de resíduos. Os precursores foram carbonizados em mufla a 600 C por 40 minutos e ativados quimicamente com Ácido Clorídrico a casca de sementes de Seringueira e com Ácido Fosfórico a casca de semente de Castanha do Pará. O carvão ativado produzido com Castanha do Pará, foi testado como adsorvente para a remoção de pesticidas, utilizando o Paration Metil, apresentando remoção de 25,74% do pesticida presente na água. No experimento dos 11 pontos, teste que determina o ph de ponto de carga zero (phpcz), que é o ph em que a superfície do carvão possui carga neutra, as amostras do CA de casca de semente de Seringueira apresentaram superfície positiva, favorecendo a adsorção de ânions. Os testes realizados mostraram que o CA de Castanha do Pará não foi eficiente na remoção de pesticidas, como o Paration Metil e no experimento do ph de ponto de carga zero, o CA de casca de semente de Seringueira favoreceu a adsorção de aniôns e o ph em suspensão determinado de acordo com a metodologia da norma JIS (Japanese Industrial Standard) foi de 3,33. Palavras-chave: Carvão ativado; resíduos florestais; resíduos agrícolas. 1 INTRODUÇÃO Carvões ativados são materiais carbonosos porosos que apresentam uma forma microcristalina, não grafítica, que sofreram um processamento para aumentar a porosidade interna. Uma vez ativado, o carvão apresenta uma porosidade interna comparável a uma rede de túneis que se bifurcam em canais menores e assim sucessivamente. Esta porosidade diferenciada é classificada segundo o tamanho em macro, meso e microporosidade. (CLAUDINO, 2003; RODRIGUEZ-REINOSO & MOLINA-SABIO, 2004). Página 1

2 O carvão ativado é produzido a partir da desidratação de matérias primas e carbonização seguida de ativação. Suas características são influenciadas, sobretudo, pelo material precursor e pelo método utilizado na sua preparação. Além disso, geralmente tem uma estrutura muito porosa com grande área superficial e grupos funcionais na superfície do material adsorvente (DURAL et al, 2011; BHATNAGAR e SILLANPAA, 2010). O Carvão pode ser produzido a partir de qualquer precursor carbonáceo, seja de origem natural ou mesmo sintético, a depender de sua aplicação e características desejadas. Existe um grande interesse na utilização de resíduos agrícolas como matéria-prima de carvão ativado, devido a fatores econômicos e ambientais. Eles representam recursos novos que estão largamente disponíveis e contribuem para a preservação do meio ambiente (AMUDA et al., 2007). Devido à grande diversidade e quantidade de materiais lignocelulósicos produzidos (HAMEED, 2008), intensificam-se os estudos para a produção de carvão ativado de diversas origens, já que as características dos resíduos vegetais são de alta qualidade e adsorvem uma diversidade de gases e líquidos poluentes (GERGOVA & ESER, 1996). O objetivo deste estudo foi a produção de carvão ativado com o aproveitamento dos resíduos florestais e agrícolas e a realização de testes para saber a eficiência na remoção de resíduos, como pesticidas. 2 MATERIAL E MÉTODOS O projeto foi realizado na Universidade Federal do Tocantins, campus de Gurupi, nos laboratórios de química e de solos. O material provindo de resíduos florestais, como a casca da semente de Seringueira foi coletado na Universidade em área arborizada com Seringueiras, a casca de Castanha do Pará (CCP) foi obtida no comercio local. Para beneficiamento do material, as cascas foram separadas, limpas e moídas; logo após foram colocadas em Becker com água destilada na temperatura de 70 C, levadas à chapa aquecedor por 50 minutos para cozimento. Foi feita a lavagem com 500 ml de água destilada, utilizando funil, filtro de papel e erlenmeyer. Depois de lavadas foram para a estufa de secagem por 24 horas a 105 C, retiradas da estufa foram pesadas em balança semi-analítica, separadas em cadinhos e levadas a Mufla para carbonização em 600 C por 40 minutos. Para ativação do carvão produzido com a casca da semente de Seringueira (CCS), foi utilizado o Ácido Clorídrico, colocou-se o carvão em um Becker e cobriu com o ácido, ficou em agitação por 24 Página 2

3 horas e logo após foi lavado com água destilada até que a água utilizada na lavagem atingisse um ph neutro, para a lavagem, o carvão ativado foi colocado em filtro de papel dentro do funil sobre um erlenmeyer. Para a ativação do carvão produzido com a Castanha do Pará (CCP), foi utilizado o H 3 PO 4 (Ácido Fosfórico) a metodologia de ativação e lavagem foi a mesma citada anteriormente para a casca da semente de Seringueira. Depois de lavado o carvão ativado (CA) foi levado novamente á estufa de secagem por 24 horas a 105 C. Quando retirado da estufa, foi pesado e macerado até obter-se um pó fino. Para determinação do ph em suspensão de cada carvão ativado, foi utilizada a metodologia de acordo com a norma JIS (Japanese Industrial Standard), que consistiu em colocar 1 g do carvão, pesado analiticamente, em erlenmeyer de 250 ml e em seguida adicionar 100 ml de água destilada, levada a chapa aquecedora, a mistura foi aquecida e deixada em ebulição durante 5 minutos. Após esfriar à temperatura ambiente, foi colocado mais 100 ml de água destilada e então medido o ph da suspensão com o ph-metro. Foi determinado o ph de ponto de carga zero (phpcz), que é o ph em que a superfície do carvão possui carga neutra, conhecido como experimento dos 11 pontos, que foi descrita por John R. Regalbuto et al., o procedimento consistiu em fazer a mistura de 0,1g do CA em 100 ml de solução aquosa de NaCl (0,1 mol/l) sob 11 diferentes condições de ph inicial (1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12), para alcançar o ph em cada amostra foi medido o ph e quando necessário aos pouco foi acrescentado ácido clorídrico (HCl) para tornar o ph mais ácido ou NAOH para obtenção de ph mais básico; o ph foi medido, após ser retirado da mesa agitadora orbital, na qual ficou 24 h em equilíbrio. O carvão ativado de Castanha do Pará foi utilizado como adsorvente no teste de remoção de pesticida Paration Metil da água, o teste foi realizado com o auxílio do Professor Edemir Feliciano Garcia, na Universidade Estadual Paulista (UNESP), campus de Ilha Solteira - SP, departamento de física e química, o método usado foi a cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). As análises quantitativas dos pesticidas alvos foram realizadas utilizando cromatógrafo da marca Shimizut, equipado com detector "Photodiode Array" (SPD-M20A), duas bombas de alta pressão (LC-20AT e LC 20AD), em coluna C-18 (modelo Shim-pack), com 4,6 x 250 mm e diâmetro de partícula de 5 μm, empregando o software LCsolution. O fluxo adotado foi de 1 ml/min, o volume de injeção das amostras foi de 25,0 μl e um tempo de corrida de 11 minutos para cada amostra analisada. As analises foram feitas em triplicata. A tabela 1 ilustra as condições adotas para os testes de adsorção para o PM. Página 3

4 % de remoção de PM 25 a 28 de novembro de 2014 Câmpus de Palmas Tabela 1: Condições para o teste de adsorção A quantidade de pesticida removido foi determinada usando a equação: % removido = (Co Ce) * 100 Co Sendo Co a concentração inicial da solução em mg/l e Ce a concentração residual de pesticida após o tempo de contato com o adsorvente também em mg/l. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO O carvão ativado produzido com Castanha do Pará, foi testado como adsorvente para a remoção de pesticidas, utilizando o Paration Metil (PM). O resultado obtido foi a remoção de 25,74% do pesticida presente na água, como é mostrado na figura 1: Figura 1: % de pesticida removido da água A determinação do ph de ponto de carga zero (phpcz) foi realizada para investigar a carga de superfície do adsorvente. A figura 2, apresenta o ph final versus o ph inicial, o ponto de interseção da curva é determinado como phpcz. Figura 2: ph de ponto de carga zero Página 4

5 ph final 25 a 28 de novembro de 2014 Câmpus de Palmas ph inicial ph final 8 7, ph inicial O phpcz corresponde à faixa onde o ph final se mantém constante independentemente do ph inicial, ou seja a superfície comporta-se como um tampão (SHARMA et al., 2009). Quando o ph maior que phpcz o adsorvente tem carga negativa, favorecendo a adsorção de cátions e seis amostras tiveram o ph do phpcz, a baixo deste valor a superfície é positiva, favorecendo a adsorção de ânions. O ph em suspensão do carvão ativado, determinado de acordo com a metodologia da norma JIS (Japanese Industrial Standard) foi de 3,33. LITERATURA CITADA JUNIOR, O.F.C. Produção de carvão ativado a partir de produtos residuais de espécies nativas da região amazônica. 75 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, CLAUDINO, A. Preparação de carvão ativado a partir de turfa e sua utilização na remoção de poluentes. 101 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, ROCHA, W. D. Carvão ativado a partir de resíduos agrícolas e suas aplicações na adsorção de íons metálicos. 126 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mineral) Universidade Federal de Ouro Preto, Minas Gerais, CAMBUIM, K. B. Carvão de endocarpo de coco da baía ativado quimicamente com ZNCL2 e fisicamente com vapor d água: produção, caracterização, modificações químicas e aplicação na adsorção de íon cloreto. 139 f. Tese (Doutorado em Química Analítica) - Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, WERLANG, E. B. et al., Produção de carvão ativado a partir de resíduos vegetais. Revista Jovens Pesquisadores, Santa Cruz do Sul, v. 3, n. 1, p , JUNIOR, M. A. S. Ativação química do carvão de casca de arroz utilizando NaOH. 79 f. Dissertação (Mestrado em Física) Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, JAPANESE INDUSTRIAL STANDARD. JIS K 1474 Test methods for activated carbon. Japanese Standards Association, Tokyo, AGRADECIMENTOS: O presente trabalho foi realizado com o apoio da UFT Página 5