Adsorção de fenol por biocarvão de Eucalyptus saligna ativado com NiCl2.6H2O
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Date
2023-11-30Primeiro coorientador
Tanabe, Eduardo Hiromitsu
Primeiro membro da banca
Reisdörfer, Gustavo
Segundo membro da banca
Silva, Maurício Dalla Costa Rodrigues da
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Atualmente, o tratamento da água de formação é um dos maiores desafios da indústria
petrolífera. Dentre os diversos poluentes presentes na água produzida, o fenol é um dos mais
preocupantes devido à sua toxicidade quando em excesso. Assim, este estudo teve por objetivo
sintetizar um biocarvão de serragem de Eucalyptus saligna ativado com NiCl2 em pirólise lenta
de leito fixo e avaliar sua capacidade de adsorção de fenol. Ao comparar os resultados do
adsorvente ativado quimicamente com um adsorvente puro, notou-se a maior eficiência de
remoção de fenol através do biocarvão ativado com NiCl2. Notavelmente o alargamento médio
dos poros e a obtenção de grupos funcionais novos e/ou intensificados (principalmente
contendo O) justificaram a melhor adsorção. Ambos os adsorventes foram caracterizados
usando espectroscopia por energia dispersiva, microscopia eletrônica de varredura,
espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier, difratômetria de raios-X e
porosimetria de nitrogênio por meio do método Brunauer-Emmet-Teller e Barrett, Joyner e
Halenda. A capacidade de adsorção do biocarvão ativado-NiCl2 variou pouco (Q=21 a 21.4
mg.g-1
) em diferentes faixas de pH da solução fenólica (2 a 9). Os testes de dosagem ideal do
biocarvão indicaram o valor de 1 g.L-1
. Quanto aos testes cinéticos da adsorção, estes se
ajustaram ao modelo de Elovich (R²adj.=0.99, MRE=2.412%), sugerindo a obtenção do
equilíbrio aos 240 minutos, através de uma adsorção química em superfície heterogênea
(irregular). As isotermas confirmaram que múltiplas camadas do adsorvente tenham atuado
para a remoção do fenol e isto se justificou pelas ótimas adaptações dos modelos de RedlichPeterson (R²adj.=0.998, MRE=1.46%) e Freundlich (R²adj.=0.995, MRE=3.74%). A capacidade
máxima de adsorção obtida pelo biocarvão ativado-NiCl2 foi igual a 76.65 mg.g-1
(C0=200mg.L-1
). Além disto, o estudo termodinâmico sugeriu que a adsorção apresentou
comportamento exotérmico (ΔH⁰=-54.71 kJ.mol-1
), espontâneo (∆G
0=-33.51 kJ.mol-1
, quando
T=303.15K) e ordenado (ΔS0=-0.07 kJ.mol-1K
-1
), justificados pela equação de Van’t Hoff com
Ke
0
adimensional (Redlich-Peterson: R²adj.=0.859). Curiosamente os mecanismos de interações
físicas predominaram durante a termodinâmica. Portanto, foi sugerido um sistema de adsorção
em dois estágios (1°: físico ‘Forças de Van der Waals’ e 2°: químico ‘Complexo doadoraceitador de elétrons’). Também efetuou-se o estudo da força iônica quando NaCl variou de 0
a 1000 mM em solução. Não observou-se interferências importantes neste teste. Por fim, os
experimentos de dessorção foram realizados por tratamento térmico em atmosfera inerte. Após
três ciclos de regeneração a eficiência se manteve próxima a 70%. Através de eluentes a
regeneração não foi eficiente, possivelmente devido às fortes ligações químicas entre o
adsorvente e o adsorbato.
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