Síntese de carbono ativado física e quimicamente a partir de endocarpo de Elaeis guineensis para separação de CO2 de uma mistura gasosa

Abstract

RESUMO: Carbono ativado foi preparado utilizando endocarpo de Elaeis guineensis de origem colombiana e brasileira. Os materiais in natura foram lavados, secos, moídos e, posteriormente, foram submetidos à pirólise e tratamento químico com carbonato de potássio e sódio. Os materiais produzidos foram ativados com atmosfera inerte e ativados adicionalmente com dióxido de carbono. O produto final foi utilizado na adsorção seletiva de dióxido de carbono presente em uma mistura gasosa. A capacidade de adsorção de dióxido de carbono foi testada num equipamento termogravimétrico. A melhor amostra foi escolhida baseado no maior aumento de massa registrado, correspondente ao CO2. Os dados experimentais foram ajustados pelo modelo cinético de pseudo-segunda ordem, o qual forneceu o melhor ajuste em relação aos modelos de pseudo-primeira ordem e o modelo de difusão intrapartícula. A termodinâmica de adsorção foi estabelecida utilizando quatro temperaturas diferentes: 30, 40, 50 e 60 °C. Utilizando a equação de Van't Hoff, os resultados dos parâmetros termodinâmicos indicaram que o processo de adsorção é um processo exotérmico e com ordenamento das partículas de dióxido de carbono na superfície do carbono ativado. Observou-se que, com as condições de síntese da amostra que apresentou a maior adsorção de CO2, foi possível obter resultados similares no equipamento de termogravimetria, quando a quantidade de material precursor utilizado foi aumentada em seis vezes, sendo observadas variações mínimas em diferentes seções longitudinais da amostra. Adicionalmente, foram executados dez ciclos de reuso na amostra que obteve a maior capacidade de adsorção de dióxido de carbono, sendo observada uma redução de 3,92% na capacidade de adsorção do material. Por fim, foi realizada a separação de uma mistura gasosa contendo CO2 em coluna de carbono ativado. A separação do CO2 presente na mistura gasosa foi confirmada por meio do efluente de coluna por cromatografia em fase gasosa

ABSTRACT: Activated carbon was prepared using Elaeis guineensis endocarp from Colombia and Brazil. In natura material was washed, dried and grounded, soon after the material was summited to pyrolysis, and treated chemically with potassium carbonate and sodium carbonate, the resultant products were activated with inert atmosphere and were further activated with carbon dioxide. The final product was used to separate carbon dioxide from a gaseous mixture. Sorption capacity was quantified in a thermogravimetric equipment. The best sample was selected based on the highest mass increase registered, which was related to CO2 adsorption. The experimental data was adjusted to the pseudo second order kinetic model; this one got the best fit of the experimental data compared against pseudo first order kinetic model and intraparticle diffusion kinetic model. Adsorption thermodynamics was established using different temperatures, 30, 40, 50 and 60 °C, using the Van't Hoff equation; the thermodynamic parameters indicated that adsorption process was and exothermic process and there was an ordering of the carbon dioxide particles on the surface of the activated carbon. Preparing conditions of the best sample obtained for CO2 adsorption were used to fabricate a new sample, using a higher quantity of the precursor material; it was observed that increasing six times the quantity of precursor material did not affect the CO2 adsorption capacity. Reutilization cycles were executed in order to observe the CO2 adsorption capacity impairment and it was calculated that carbon dioxide adsorption capacity was reduced to 3,92% over ten reutilization cycles. Finally to make a fact the CO2 separation from the gas mixture, it was fabricated a carbon column, and the gas mixture flowed through the column and the exhaust gases were quantified on gas chromatography