Produção de carvão ativado a partir da biomassa residual da castanha do Brasil (Bertholletia excelsa L.) para adsorção de cobre (II)

Produziu-se carvão ativado a partir da casca da castanha-do-Brasil (Bertholletia excelsa L.) para ser utilizado na remoção de cobre (II), no processo de adsorção em sistema de batelada. A casca é resíduo do beneficiamento da castanha, que foi coletada, selecionada, lavada em água corrente e depois secada em estufa a 150ºC por 24 h. Os carvões foram carbonizados a 400 ºC por 3 h e ativados termicamente a 800ºC em tempos de 1, 2 e 3 h, quando receberam as respectivas codificaçõesCA1, CA2 e CA3. Depois foram caracterizadas quanto: à área superficial específica, ao volume e tamanho de poros, à difração de raios-X, à microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada ao EDS(sistema de energia dispersiva por raios-X) e à espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Ensaios preliminares foram realizados para avaliar a eficiência dos carvões quanto à remoção de cobre (II) em solução sintética de concentração inicial 50 mg L^-1. Como os resultados foram satisfatórios para CA1, CA2 e CA3 (93,43, 97,23 e 96, 92 % para os respectivos carvões), decidiu-se pelo que apresentou maior percentual de remoção. O CA2 foi produzido e caracterizado quanto: às densidades reais e aparentes, à porosidade em leito fixo, ao pH, à umidade (em base úmida), às cinzas, ao carbono fixo e aos grupos funcionais pelo método de Boehm. Realizaram-se ensaios para determinar a eficiência de remoção de cobre (II) quanto à influência do diâmetro da partícula do carvão, ao pH da solução, à influência do tempo de contato e à variação da concentração inicial. Os resultados de maior percentual de remoção foram para o diâmetro 0,595≤D≤1,19mm, pH 5,09, tempo de 5 min e concentrações de 50, 100 e 150mg L^-1.O modelo cinético de adsorção que melhor se ajustou aos dados foi o de pseudo2^a ordem. Os dados experimentais apresentaram bom ajuste aos modelos matemáticos de isotermas de Langmuir e Frendlich. Sendo assim, obteve-se carvão ativado de baixo custo a partir da casca da castanha-do-Brasil a qual apresentou boa eficiência na remoção de cobre (II) (acima de 90 % para maioria das análises) possibilitando também a utilização no tratamento de efluentes.

ABSTRACT: Activated carbon was produced from the Brazil nut bark (Bertholletia excelsa l.) to be used in the cooper (II) removing, in adsorption process in bath system. The bark is a waste material from the chestnut improvement which was collected, selected, washed in running water and then it was dried up in stove at 150 °C in 24 h. The carbons were charred at 400 °C for 3h and thermally activated at 800 °C in 1, 2 and 3 hours time when they received its encodings CA1, CA2 and CA3 respectively. Then they were characterized as: the specific superficial area, volume and pores size, X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM) coupled to EDS (energy dispersive X-ray system) and Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR). Preliminary tests were performed to assess the carbon efficiency as cooper (II) removing in synthetic solution of 50 mg L^-1 initial concentration. As the results were satisfactory to CA1, CA2 and CA3 (93,43, 97,23 and 96,92 % to those carbons), decided by what had higher removing percentage of. The CA2 was produced and characterized as: the real and apparent densities, porosity in fixed bed, pH, moisture (wet basis), ashes, fixed carbon and functional groups by Boehm method. There were preformed tests to determine the cooper (II) efficiency removing concerning the carbon particle diameter influence, pH of the solution, contact time influence and variation of the initial concentration. The results of higher removing percentage were to diameter 0,595≤D≤1,19 mm, pH 5,09, in time of 5 min and concentrations of 50, 100 e 150 mg L^-1. The adsorption kinetic study that best fit according to data was pseudo-second order model. The experimental data that presented good fit according to mathematical models of Langmuir and Frendlich isotherm. In this sense, was obtained activated carbon at a low cost from the Brazil nut bark which one showed a good efficiency in cooper (II) removing process and also allowing the using in the effluents treatment.