Otimização de síntese de hidrocarvão de cascas de café e sua aplicação em estudos de adsorção

Abstract

RESUMO: A carbonização hidrotermal (CH) é um processo termoquímico de conversão da matéria-prima orgânica no produto sólido rico em carbono, denominado de hidrocarvão. Esta técnica tem sido utilizada como uma via de síntese alternativa, ambientalmente e energeticamente vantajosa, em comparação com a tradicional pirólise. O objetivo deste trabalho foi realizar a síntese do hidrocarvão da casca café (Cofee arabica L.). A metodologia de superfície de resposta (MSR) foi empregada para otimizar as condições para a obtenção de maior área superficial, investigando três fatores (temperatura, tempo e razão de preparo água:precursor). Os resultados obtidos a partir da MSR foram: 210 °C de temperatura, tempo de 243 min e razão água precursor de 3,41 (v:m), que resultou em uma área superficial 31,3 m2 g-1. O hidrocarvão obtido no ponto ótimo foi caracterizado utilizando diferentes técnicas como MEV, FT-IR, TGA, isotermas de adsorção e dessorção de N2 e pH no ponto de carga zero (pHPCZ). O hidrocarvão obtido nas condições ótimas de preparo foi utilizado em estudos de adsorção do corante azul de metileno, em que o modelo cinético de Elovich foi o que melhor descreveu a cinética de adsorção do corante. O modelo de isoterma que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o de Langmuir, o qual apresentou valores máximos de capacidade de adsorção de aproximadamente 35 mg g-1

ABSTRACT: The hydrothermal carbonization is a thermochemical process for converting feedstock organic solid product rich in carbon, called hydrochar. This technique has been used as an alternative route of synthesis and energy environmentally advantageous compared with traditional pyrolysis. The objective of this work was the synthesis of the hydrochar coffee husk (Cofee arabica L.). The response surface methodology (RSM) was employed to optimize the conditions for obtaining higher surface area, investigating three factors (temperature, time and preparation ratio for water: precursor). The results obtained from the RSM were: 210 ° C, 243 min time precursor and water ratio of 3.41 (v: m) which resulted in a surface area 31.3 m2 g-1. The hydrochar obtained at the optimum point was characterized using different techniques such as SEM, FT-IR, TGA, isotherms adsorption and desorption of N2 and pH at the point zero charge (pHPZC) .The hydrochar obtained under optimal conditions of preparation has been used in studies adsorption of methylene blue dye in the kinetic model was Elovich that best described the dye adsorption kinetics. The isotherm model that best fit the experimental data was the Langmuir, which showed maximum values of adsorption capacity of approximately 35 mg g -1