Síntese e caracterização de carvões ativados magnéticos (CAMs) da casca do coco (Cocos nucifera) : estudos de adsorção do corante amarelo crepúsculo

Autor: Cazetta, André Luiz
Přispěvatelé: Vitor de Cinque Almeida [Orientador] - UEM, Prof. Dr. Vitor de Cinque Almeida, Jesuí Vergílio Visentainer - UEM, Dimas Augusto Morozin Zaia - UEL
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2014
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
Universidade Estadual de Maringá (UEM)
instacron:UEM
Popis: Magnetic activated carbons (MACs) are carbonaceous materials that exhibit low cost and toxicity, when applied in adsorption processes can be easily removed or separated using a magnetic external field. In the present work, the MACs were synthesized using the coconut shell (Cocos nucifera) carbonized (Cb) and ferric chloride (FeCl3.6H2O) through the simultaneous process of activation and impregnation. The synthesis of MACs were performed in impregnations ratio (FeCl3.6H2O:Cb) of 1:1, 2:1 and 3:1 (wt:wt), the obtained materials were denoted as MAC1, MAC2 e MAC3 respectively. Textural characterization showed that the MACs were essentially microporous, and that microporosity increases with the increase of the impregnation ratio. Additionally, BET surface area values (SBET) were 372, 337 and 238 m2 g-1 for the MAC1, MAC2 and MAC3, respectively. Elementary analysis by XPS shown that the MACs are constituted mostly by carbon and oxygen, the analysis of the deconvoluted spectras indicated the presence of magnetite (Fe3O4), maghemite (?-Fe2O3) and hematite (?-Fe2O3). X-Ray pattern confirmed the presence of hematite and magnetite with high degree of crystallinity. The analysis of the hyperfine parameters of Mössbauer spectra showed the presence of maghemite in phase mixture with magnetite, in addition, was possible to identify the presence of nanoparticles of hematite in superparamagnetic state. SEM images showed that the increase of impregnation ratio causes a reduction on the surface cracks of the MACs. pHpzc values showed that the materials have acidic characteristics and that the acidity increases with the increase of impregnation ratio. The adsorption studies of the food dye Sunset Yellow onto MAC1 showed that the Elovich model was satisfactory to describe the experimental data in low initial concentration; however, with the increasing of the concentration, the pseudo-second order model was best fitted. Equilibrium studies of adsorption indicated that the Langmuir model is more adequate to describe the process, presenting a monolayer adsorption capacity of 22.3 mg g-1. The Dubinin-Radushkevich model showed that the chemisorption contributes significantly in the adsorption process Os carvões ativados magnéticos (CAMs) são materiais carbonáceos de baixo custo e toxicidade que quando aplicados em processos de adsorção podem ser facilmente removidos ou separados a partir do uso de um campo magnético externo. No presente trabalho os CAMs foram sintetizados a partir do material carbonizado (Cb) da casca do coco (Cocos nucifera) e cloreto férrico (FeCl3.6H2O), utilizando a metodologia simultânea de ativação e impregnação. A síntese dos CAMs foi realizada em razões de impregnação (FeCl3.6H2O:Cb) de 1:1, 2:1 e 3:1 (m:m) e os materiais obtidos foram denominados como CAM1, CAM2 e CAM3, respectivamente. A caracterização textural mostrou que o CAMs são essencialmente microporosos e que a microporosidade aumenta com o aumento da razão de impregnação. Adicionalmente, os valores de área superficial BET (SBET) foram de 372, 337 e 238 m2 g-1 para o CAM1, CAM2 e CAM3, respectivamente. A análise elementar por XPS mostrou que os CAMs são constituídos majoritariamente por carbono e oxigênio, e os seus espectros deconvoluídos indicaram a presença de magnetita (Fe3O4), maghemita (?-Fe2O3) e hematita (?-Fe2O3). Os difratogramas de Raio-X confirmaram a presença de hematita e a magnetita com alto grau de cristalinidade. A análise dos parâmetros hiperfinos dos espectros Mössbauer confirmaram a presença de maghemita em mistura de fase com a magnetita e identificaram a presença de nanopartículas de hematita em estado superparamagnético. As imagens MEV mostram que com o aumento da razão de impregnação ocorreu supressão das fissuras de superfície dos CAMs. Os valores de pHpcz mostraram que os materiais possuem características ácidas e que a acidez aumenta com o aumento da razão de impregnação. Os estudos de adsorção do corante alimentício Amarelo Crepúsculo sobre CAM1 mostraram que o modelo cinético de Elovich descreve de forma satisfatória os dados experimentais em valores baixos de concentração inicial, porém, com aumento desta, o modelo preterido é o de pseudo-segunda. O estudo de equilíbrio de adsorção indicou que o modelo de Langmuir é o mais adequado para descrever o processo, o qual apresentou um valor de capacidade de adsorção de 22,3 mg g-1. O modelo de Dubinin-Radushkevich mostrou que a quimissorção contribui significativamente no processo de adsorção vii, 77 f.
Databáze: OpenAIRE
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