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Title: Avaliação da capacidade de adsorção do carvão da pirólise do capim elefante na remoção do corante têxtil azul brilhante CB
Authors: Galvão, Mayara Virgínia de Araújo
Keywords: Azul Brilhante CB;carvão ativado;pirólise;capim elefante;processo batelada;adsorção;modelo cinético;isotermas
Issue Date: 6-Sep-2019
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: GALVÃO, Mayara Virgínia de Araújo. Avaliação da capacidade de adsorção do carvão da pirólise do capim elefante na remoção do corante têxtil azul brilhante CB. 2019. 90f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) - Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.
Portuguese Abstract: Nos últimos anos, o Capim Elefante tem sido apontado como uma alternativa promissora de biomassa para utilização como insumo energético. Através da pirólise, o pó do capim elefante, originado da moagem da palha seca, se destaca, quando submetido ao processo de pirólise, por gerar bio-carvão como sub-produto com alto rendimento. O capim elefante possui estrutura rica em carbono sendo uma alternativa potencialmente barata para a produção de carvões ativados. Além disso, esse carvão é constituído de diversos elementos óxidos em sua estrutura. O presente trabalho teve como objetivo ativar e caracterizar o carvão proveniente da pirólise do capim elefante e avaliar sua capacidade de adsorção na remoção do corante têxtil Azul Brilhante CB em efluente sintético. O processo de tratamento e ativação do carvão envolveu as etapas de pré-lavagem (com etanol automotivo e diclorometano), ativação química (com HCl 7,5 M e 1,0 M bem como H3PO4 concentrado) e ativação física a 500°C por 2 horas com fluxo de 1ml/min de N2. Finalmente, os carvões foram caracterizados por FRX, DRX e MEV. Os estudos de adsorção foram realizados em batelada, em um shaker com velocidade de rotação de 100 rpm e temperatura de 25 oC. As variáveis estudadas foram: pH do meio (2, 7 e 10) e a concentração da solução do corante (50 e 100 ppm). Foi elaborado um estudo cinético com suposição de um modelo pseudo de 1ª e 2ª ordem bem como a construção das isotermas de adsorção baseadas no modelo de Langmuir e Freundlich. Um experimento realizado sem a presença do adsorvente, porém, apenas com o HCl (pH = 2) e solução do corante, mostrou que 74 % do corante é degradado instantaneamente em um tempo de 30 seg. Com NaOH, em pH 10, não houve degradação. O percentual de adsorção obtido com o carvão comercial, em pH 2, T = 25 oC e concentração mássica do carvão de 1 g/L, foi em torno de 60% em um tempo de 120 min. Porém, o carvão da pirólise ativado com HCl 1,0 M e lavado com etanol, diclorometano e etanol, testado nas mesmas condições que o carvão comercial, apresentou uma capacidade de adsorção da ordem de 82% em 250 min. Para o carvão ativado com H3PO4, independente das condições operatórias, não houve qualquer tipo de interação entre as fases, e, portanto, nenhuma adsorção. Para o carvão comercial, os resultados experimentais se adaptaram aos modelos de Langmuir e ao cinético de pseudo 2ª ordem (k2 = 0,00156 g/mg.min). Já para o carvão da pirólise, foram os modelos de Freundlich e o cinético de pseudo 1ª ordem (k1 = 0,014 min-1).
Abstract: In recent years, Elephant Grass has been pointed as a promising alternative for biomass for use as an energy input. Through pyrolysis, elephant grass powder, originated from the dry straw grinding, stands out when submitted to the pyrolysis process, by generating bio-coal as a high yielding by-product. Elephant grass has a carbon-rich structure and is a potentially inexpensive alternative to the production of activated charcoal. In addition, this coal is made up of several oxide elements in its structure. The present work aimed to activate and characterize the charcoal from elephant grass pyrolysis and to evaluate its adsorption capacity in the removal of Bright Blue CB textile dye in synthetic effluent. The coal treatment and activation process involved the prewash steps (with automotive ethanol and dichloromethane), chemical activation (with 7.5 M and 1.0 M HCl as well as concentrated H3PO4) and physical activation at 500 °C for 2 hours with 1ml/min N2 flow. Finally, the coals were characterized by XRF, XRD and SEM. The adsorption studies were performed in batch, in a shaker with a rotation speed of 100 rpm and a temperature of 25 °C. The studied variables were: medium pH (2, 7 and 10) and dye solution concentration (50 and 100 ppm). A kinetic study with the assumption of a pseudo 1ª and 2ª order model was elaborated as well as the construction of adsorption isotherms based on the Langmuir and Freundlich model. An experiment performed without the adsorbent, but only with HCl (pH = 2) and dye solution, showed that 74% of the dye is degraded instantly within 30 sec. With NaOH, at pH 10, there was no degradation. The adsorption percentage obtained with commercial coal at pH 2, T = 25 °C and coal mass concentration of 1 g/L was around 60% in a time of 120 min. However, 1.0 M HCl activated pyrolysis coal washed with ethanol, dichloromethane and ethanol, tested under the same conditions as commercial coal, had an adsorption capacity of 82% in 250 min. For H3PO4 activated charcoal, regardless of the operating conditions, there was no interaction between the phases and, therefore, no adsorption. For commercial coal, the experimental results fit the Langmuir models and the second order pseudo kinetic (k2 = 0.00156 g / mg.min). For the pyrolysis coal, the Freundlich models and the first-order pseudo kinetic (k1 = 0.014 min-1) were used.
URI: http://monografias.ufrn.br/handle/123456789/9428
Other Identifiers: 2013074005
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