Production, characterization and utilization of Eucalyptus urograndis carbons oxidated with H2O2

Autor: Souza, Elias Costa de
Přispěvatelé: Braga, Renata Martins, Medeiros Neto, Pedro Nicó de, Pimenta, Alexandre Santos
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFRN
Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron:UFRN
Popis: O carvão ativado é um importante produto, aplicado em diversas áreas, podendo destacar a sua utilização na remediação ambiental através da adsorção de contaminantes em efluentes líquidos e gasosos. Este trabalho teve como objetivo geral realizar a oxidação e caracterização de carvões de Eucalyptus urograndis, oxidados com peróxido de hidrogênio (H2O2) para remoção de metais pesados em meio aquoso, realizando o estudo termodinâmico do processo de adsorção. Foram utilizados discos da madeira de um híbrido de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla, com cinco anos de idade, para a realização das carbonizações. Após carbonizado, parte do material foi oxidado em um agitador magnético, a 80 °C, durante 4h, utilizando H2O2 a 30%. Em seguida, foi realizada a caracterização do carvões (TG-DTG, FTIR, MEV e CHNS-O), posteriormente, foi realizada a cinética de adsorção de Cu(II) em meio aquoso, utilizando uma solução sintética, e foram realizados estudo do pH da solução e da massa dos adsorventes. Por fim, foram confeccionadas as Isotermas de Langmuir e Freundlich, tanto para um sistema com um único metal (Cu), quanto em um sistema com uma mistura de metais (Cu, Ni, Cd) com concentrações variando de 50 a 250 ppm. O adsorvente oxidado com H2O2 atingiu o equilíbrio de adsorção com apenas 30 segundos, no sistema testado. A massa ideal de adsorvente encontrada foi de 0,4 g. O pH ideal de adsorção da solução encontrado foi 5. Os melhores valores da capacidade total de adsorção do adsorvente oxidado foi igual a 263.77 mg.g -1 para os valores experimentais e 235.77 mg.g-1 para o valor calculado pelo modelo de Langmuir. O modelo de isoterma de adsorção que mais se aplicou foi o de Langmuir, com um coeficiente de correlação igual a 0.9976, para o carvão oxidado. Em um sistema contendo 3 diferentes metais, a capacidade total de adsorção do carvão oxidado foi igual a 305.35 mg.g-1 para os valores experimentais e 270.91 mg.g-1 para os valores calculados pela Isoterma de Langmuir. Foi observado que a afinidade de adsorção segue a sequência: Cu>Cd>Ni. O carvão de Eucalyptus urograndis oxidado com H2O2 se mostrou eficiente para serem utilizado na remoção de metais pesados de soluções aquosas e a capacidade total de adsorção aumenta quando o adsorvente é utilizado em um sistema contendo mais de um metal. A oxidação provocou alterações morfológicas no carvão vegetal, favorecendo, assim, sua capacidade de adsorção. Activated carbon is an important product, applied in several areas, and its use in environmental remediation can be highlighted through the adsorption of contaminants in liquid and gaseous effluents. The aim of this work was to perform the oxidation and characterization of Eucalyptus urograndis carbon, oxidized with hydrogen peroxide (H2O2) for the removal of heavy metals in aqueous solution, by performing a thermodynamic study of the adsorption process. Wood discs of a five-year-old Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla hybrid were used to make the carbonizations. After charring, part of the material was oxidized on a magnetic stirrer at 80 °C for 4 h using 30% H2O2. Then, the characterization (TG-DTG, FTIR, SEM and CHNS-O) of the oxidized carbon was performed, after, adsorption kinetics were performed in aqueous medium using a synthetic solution of Cu (II), analyzing pH of the solution and the mass of the adsorbents. Finally, the Langmuir and Freundlich isotherms were prepared for both a single metal system (Cu) and a system with a mixture of metals (Cu, Ni, Cd) at concentrations ranging from 50 to 250 ppm. The adsorbent oxidized with H2O2 reached the adsorption equilibrium with only 30 seconds in the system tested. The ideal adsorbent mass found was 0.4 g. The best adsorption capacity of the oxidized adsorbent was 263.77 mg.g-1 for the experimental values and 235.77 mg.g-1 for the value calculated by the Langmuir model. The most ideal adsorption isotherm model applied was Langmuir, with a correlation coefficient of 0.9976 for the oxidized carbon. In a system containing 3 different metals, the total adsorption capacity of the oxidized carbon was equal to 305.35 mg.g-1 for the experimental values and 270.91 mg.g-1 for the values calculated by the Langmuir Isotherm. It was observed that the adsorption affinity follows the sequence: Cu>Cd>Ni. Eucalyptus urograndis carbon oxidized with H2O2 proved to be efficient for removal of heavy metals from aqueous solutions and the total adsorption capacity increases when the adsorbent is used in a system containing more than one metal. The oxidation caused morphological changes in the charcoal, thus favoring its adsorption capacity.
Databáze: OpenAIRE
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