A Química Somando Forças: Ensino e Pesquisa com Empreendedorismo e Inovação
Estudo da área superficial de carvão ativado
W.M.S. Borges*, A.C.C. Arantes, M.L. Bianchi
Universidade Federal de Lavras ,Departamento de Química,37200-000, Lavras, MG, Brasil
*e-mail: [email protected]
Palavras chave: Carvão Ativado, Área superficial.
INTRODUÇÃO
O carvão ativado (CA) pode ser utilizado em vários
processos de remediação de efluentes líquidos e
gasosos por sua grande capacidade de adsorção. Pode
ser usado como suporte para catalisadores ou
diretamente como adsorvente para contaminantes.
As propriedades de cada CA estão relacionadas às
suas características como área superficial, acidez,
volume de poros, dentre outras. Logo, é de extrema
importância o estudo das características de cada
material para que seja possível direcionar sua
aplicação. Uma característica muito importante é a área
superficial do CA.
O método BET quantifica a adsorção física de
moléculas de gás sobre uma superfície sólida, e serve
como parâmetro para medição da área superficial
1
específica de um material , porém, é um método
oneroso e demorado.
2-3
Segundo Nunes e Guerreiro , a área superficial, o
volume de microporos e o volume total de poros de
CAs podem ser estimados baseando-se nos valores do
“número de iodo” e “adsorção de azul de metileno”
desses materiais.
Assim, para a estimativa desses parâmetros em CAs
produzidos a partir de resíduo de candeia Eremanthus
incanus (Less.) Less), foi utilizado o método descrito
2-3
por Nunes e Guerreiro . Para calcular os valores de
área foi utilizado o software “Structural Characterization
3
of activated Carbon” .
RESULTADOS E DISCUSSÕES
O resíduo de madeira de candeia com granulometria
entre 0,25 e 0,42 mm foi ativado com CO2. Foram
utilizadas temperaturas de ativação entre 700 a 900 °C
e tempo de 1 e 3 horas. Assim os CAs foram
denominados CA700-1, CA700-3, CA800-1, CA800-3 e
CA900-1.
Os valores de “índice de iodo”, “adsorção de azul de
metileno” e, consequentemente, da área BET estimada,
aumentam com a temperatura e tempo de ativação
(Tabela 1). Aparentemente, a temperatura tem maior
influência no aumento da área e do volume de poros
que o tempo de ativação. Variando-se o tempo de
ativação (CA700-1 para CA700-3 e CA800-1 para
CA800-3), aumenta-se, em média, 28% a área BET.
Entretanto, variando-se a temperatura de 700 para
o
800 C, em 1 e 3 horas, promove-se um aumento na
área de cerca de 78% e 86%, respectivamente. Para as
o
temperaturas de 800 para 900 C (1 h), esse aumento é
ainda maior, 92%.
Observa-se que o aumento do tempo e da temperatura
de ativação, provoca aumento significativo no índice de
iodo dos carvões ativados. Consequentemente
4
observa-se um aumento na formação de microporos .
O azul de metileno é adsorvido nos mesoporos e nos
2
microporos maiores . Com os resultados apresentados
na Tabela 1, pode-se supor que houve, além de
formação de novos microporos, o alargamento desses
poros (com o aumento da temperatura e do tempo de
ativação), já que o volume de microporos aumentou
juntamente com a área total e a área de azul de
metileno (SAM).
Tabela 1. Valores de área superficial e volume de poros
dos carvões ativado
Carvões
Ativado
SAM
(m2g-1)
Índice
de
iodo
(m g-1)
Área BET
estimada
(m2 g-1)
Volume
total
de poro
(cm3 g-1)
Volume de
microporo
(cm3 g-1)
CA700-1
148,0
201
303±33
0,30±0,03
0,05±0,00
CA700-3
409,4
299
378±41
0,56±0,07
0,20±0,03
CA800-1
626,3
347
539±59
0,80±0,10
0,54±0,09
CA800-3
625,4
672
702±77
0,81±0,10
0,59±0,09
CA900-1
818,5
940
1036±114
1,03±0,13
1,02±0,18
CONCLUSÕES
Com o aumento da temperatura e do tempo de
ativação, o volume total dos poros e o volume de
microporos aumentaram, indicando uma maior
evolução da estrutura de poros, especialmente na
formação de microporos e aumento do tamanho dos
mesmos.
O carvão ativado preparado por ativação física atingiu
2 um valor máximo de área BET estimada de 1036 m g
1
, na temperatura de ativação de 900 °C, com tempo de
ativação de 1 hora. De acordo com os resultados do
volume total de microporos, índice de iodo e SAM, os
carvões ativados preparados a partir de candeia com
ativação física utilizando CO2(g) são microporosos. O
número de iodo, a área BET estimada e a SAM
aumentaram com o aumento do tempo e temperatura
de ativação.
AGRADECIMENTOS
REFERÊNCIAS
1
Bandosz, T. J. eds.; Elsevier: New York, 2006, v.7.
2
Nunes, Cleiton A.; Guerreiro, Mário C., Quim. Nova. 2011, 34, 472.
3
Nunes, Cleiton A.; Guerreiro, Mário C.; Structural Characterization of activated
Carbon; Universidade Federal de Lavras, Brasil, 2011.
4
Demiral, Hakan et al., Chem. Eng. Res. Des. 2011, 89, 206.
XXVIII Encontro Regional da Sociedade Brasileira de Química – MG, 10 a 12 de Novembro de 2014, Poços de Caldas - MG