Efeito do tratamento hidrotermal de sacarose na síntese de carvões ativados-KOH : estudo de equilíbrio e cinética de adsorção do corante Azul de Metileno

Abstract

RESUMO: A possibilidade de controlar a porosidade de carvões ativados (CA) com a utilização dos carvões esféricos (CEs) obtidos através do tratamento hidrotermal (TH) é atrativa no meio científico. Este trabalho utilizou sacarose como precursor no TH e KOH como agente ativante para a produção de CAs. Três CEs foram preparados a partir de diferentes condições de síntese do TH, os quais foram ativados quimicamente com KOH na razão de impregnação 1:3 (mCE:mKOH). Os efeitos da morfologia e quantidades de esferas dos CEs no desenvolvimento de porosidade dos CAs foram investigados a partir das análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e determinação da área superficial BET. O número de esferas formadas diminuiu com o aumento da concentração de sacarose utilizada no TH (CEA > CEB > CEC). A maior área superficial (1534,1 m2 g-1) e volume de microporos (0,632 cm3 g-1) foram obtidos para o CAA, resultante da ativação do CEA. Estes dois materiais foram caracterizados por FT-IR, TG-DTG, método de Boehm e pH no ponto de carga zero (pHPCZ). Ambos apresentaram pHPCZ = 3,0 e predominância dos grupos ácidos carboxílicos e fenólicos. O CAA foi utilizado em estudos de adsorção do corante azul de metileno, em que o modelo cinético de pseudo primeira ordem descreve o processo de adsorção na concentração de azul de metileno de 300 mg L-1, e com o aumento da concentração, a cinética segue o modelo de pseudo segunda ordem e Elovich. Os dados experimentais de adsorção tiveram melhor ajuste na isoterma de Redlich-Peterson e a capacidade máxima de adsorção em monocamada foi de 704,2 mg g-1

ABSTRACT: The possibility of porosity control of activated carbon (AC) by use of spherical carbons (SCs) obtained by hydrothermal treatment (HT) is attractive in scientific community. In this work, sucrose was used as a precursor in the HT and KOH as activating agent for the production of ACs. Three SCs were prepared from different synthesis conditions of HT, which were chemically activated with KOH in impregnation ratio 1: 3 (mSC: mKOH). The effect of morphology and amounts of spheres of SCs in the development porosity of the ACs were investigated from scanning electron microscopy analysis (SEM) and BET surface area. The number of spheres formed decreases with increasing sucrose concentration used in the HT (SCA> SCB> SCC). The highest surface area (1534.1 m2 g-1), and micropore volume (0.632 cm3 g-1) were obtained for ACA, resulting from SCA activation. Both materials were characterized by FT-IR, TG-DTG, Boehm's method, and PH at the point zero charge (pHPZC) and presented pHPZC = 3.0 with predominance of carboxylic acids and phenolic groups. The ACA was used in adsorption studies for methylene blue dye removal, where the kinetic model of pseudo-first-order best described the adsorption process of methylene blue in the concentration of 300 mg L-1 and with increasing concentration, kinetics followed the pseudo-second-order model and Elovich. The Redlich-Peterson isotherm model was best fitted to adsorption experimental data and the maximum monolayer adsorption capacity was 704.2 mg g-1