Caracterização e avaliação do potencial adsortivo de biocarvões produzidos a partir de bagaço de malte cervejeiro.
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Data
2023
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Resumo
A indústria têxtil possui um vasto uso de corantes e a remoção desses poluentes, especialmente
de matrizes aquosas, tem sido cada vez mais estudada, uma vez que a presença desses em águas
pode trazer riscos ao ambiente e à saúde humana. Nesse contexto, a adsorção utilizando
biocarvões tem sido proposta como tecnologia sustentável e inovadora para a remoção desses
contaminantes. Neste trabalho foram investigadas as propriedades de diferentes biocarvões
(BC) produzidos a partir do resíduo de bagaço de malte, bem como seu potencial de adsorção
frente ao corante azul de metileno. A geração de resíduo de bagaço do malte tem aumentado
nos últimos anos, mostrando-se uma biomassa lignocelulósica interessante para produzir BC.
Foram produzidos o biocarvão a partir da pirólise da biomassa in natura, bem como variações
do biocarvão obtidas a partir de modificações, especificamente modificações pré-pirólise
usando sais metálicos (MnCl2 ou CoCl2) ou surfactante catiônico (brometo de
cetiltrimetilamônio) e modificações pós-pirólise usando ácido (H3PO4 ou ácido cítrico). Os
biocarvões foram caracterizados por meio de análises de ponto de carga zero (PCZ), FTIR,
MEV e número de grupos ácidos e básicos. O efeito do pH da solução sobre a capacidade de
adsorção dos materiais com maior potencial de adsorção (pré-modificados com MnCl2 ou
CoCl2) foi investigado. Estudos de cinética nos mesmos materiais foram realizados e os dados
experimentais foram analisados usando os modelos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda
ordem, Elovich e difusão intrapartícula. Isotermas de adsorção foram também obtidas nesses
materiais e os dados experimentais foram modelados pelas isotermas de Freundlich, Langmuir,
Dubinin–Radushkevich, Temkin e Redlich-Peterson. Resultados de FTIR indicaram a presença
de grupos hidroxila, fenólicos e carboxílicos na superfície da biomassa in natura, bem como
uma perda desses grupos nos biocarvões após o processo de pirólise. Também foi observado a
presença de grupos específicos relacionados à incorporação de metais na estrutura dos materiais
obtidos a partir da pirólise da biomassa modificada com sais metálicos. O pH no ponto de carga
zero (PCZ) para todos os materiais foi próximo da neutralidade. Os valores de PCZ foram
correlacionados com o número de grupos ácidos e básicos na superfície dos biocarvões. O pH
da solução afetou pouco a capacidade de adsorção dos biocarvões modificados com sais
metálicos, sendo levemente mais alta em pH 5,0, sugerindo uma baixa contribuição de
interações eletrostáticas no processo de adsorção. Os estudos de cinética revelaram uma taxa
de adsorção lenta dos materiais, sendo o tempo de equilíbrio de 48 e 70 h para os materiais
modificados com os sais CoCl2 e MnCl2, respectivamente. O modelo de Elovich foi o que se
ajustou melhor aos dados experimentais de cinética, sugerindo que o processo envolveu
quimissorção, com a formação de interações específicas entre o substrato e o adsorvato. Além
disso, o modelo de isoterma que melhor descreveu a adsorção do azul de metileno sobre ambos
os biocarvões modificados com sais metálicos foi o de Redlich-Peterson, apresentando
parâmetros Krp, α e β iguais a 2,97 L mg–1
; 0,759 L mg–1
e 0,940 para o BC contendo cobalto e
iguais a 4,21 L mg–1
; 0,452 L mg–1
e 0,963, para o BC contendo manganês, respectivamente,
sugerindo que a adsorção ocorre em monocamada e o adsorvente possui um número definido
de sítios com energias levemente distintas. Valores de qe,máx foram iguais a 5,14 e
11,43 mg g
–1
para os biocarvões contendo cobalto e manganês, respectivamente. Diante do
exposto, conclui-se que os biocarvões obtidos a partir de resíduos do bagaço de malte cervejeiro
apresentam baixas capacidades de adsorção para o corante azul de metileno, embora tenha sido
observado uma dependência desse valor com o tipo de sal metálico utilizado na pré-modificação
da biomassa utilizada para produzir o BC. Esses resultados são importantes e revelam a
necessidade do aprofundamento de estudos nessa perspectiva a fim de se viabilizar estratégicas
mais eficientes na produção de biocarvões produzidos a partir da biomassa avaliada nesse
trabalho.
Descrição
Programa de Pós-Graduação em Química. Departamento de Química, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Palavras-chave
Adsorção, Corantes, Malte, Biomassa
Citação
MENDES, Débora Beatriz Teles. Caracterização e avaliação do potencial adsortivo de biocarvões produzidos a partir de bagaço de malte cervejeiro. 2023. 96 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2023.