Avaliação de estruturas derivadas da casca de arroz como adsorventes de corantes catiônico e aniônico

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Pereira, Mariane Aparecida
• Orientador(a): Fonseca, Camila Soares
• Banca de defesa: Fonseca, Camila Soares, Ferreira, Guilherme Max Dias, Paiva, Paulo Renato Perdigão de, Ribeiro, Jéssica de Oliveira Notório, Guimarães Júnior, José Benedito, Borsagli, Fernanda Guerra Lima Medeiros
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Lavras
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental
• Departamento: Departamento de Engenharia
• País: brasil
• Palavras-chave em Português: Resíduo agroindustrial; Cinza da casca de arroz; Biocarvão; Sílica; Agroindustrial waste; Rice husk ash; Biochar; Silica
• Área do conhecimento CNPq: Físico-Química
• Link de acesso: https://repositorio.ufla.br/handle/1/55715

A presença de corantes em meio aquoso gera impactos danosos ao ambiente e à saúde humana. Eles podem ser removidos desses sistemas por adsorção e uma alternativa para reduzir os custos desse método é a utilização de resíduos agroindustriais, como a casca de arroz, como matéria prima no desenvolvimento de novos adsorventes. Seu tratameto térmico por diferentes rotas pode gerar cinzas (CCA) ou biocarvão (BC), a depender das condições da atmosfera de aquecimento, determinando diferentes carcaterísticas para estes materiais, modificando sua adsorção. Assim, o objetivo desse trabalho é produzir CCA e BC a partir da casca de arroz e avaliá-los como adsorventes na remoção de corante catiônico (azul de metileno) e aniônico (alaranjado de metila) de meio aquoso, avaliando a relação entre a capacidade de adsorção e as propriedades de cada material. A casca de arroz foi tratada quimicamente com ácido acético 1,7 mol L-1, sendo posteriomente calcinada a 600 °C, em atmosfera não controlada, para obtenção da CCA, e em atmosfera com limitação de oxigênio, para obtenção do BC. As amostras foram caracterizadas química e estruturalmente por FRX, DRX e FTIR-ATR; determinação de área superficial foi feito por análise BET e avaliação microestrutural por MEV-EDS. O ponto de carga-zero (PCZ) foi determinado para cada material e estudos de adsorção foram feitos em batelada avaliando-se a influência do pH, do tempo de contato e da concentração inicial da solução corante. A CCA e o BC apresentaram estruturas amorfas ricas em sílica, com morfologia acicular e alta rugosidade. Elevadas áreas superficiais (157,2 e 219,5 m²g-1 respectivamente) e PCZ próximos à neutralidade (6,73 e 6,58, respectivamente) para CCA e BC foram encontrados. O corante aniônico, alaranjado de metila, foi adsorvido apenas pelo BC, com maior eficiência de remoção em pH 2,00 e 4,00 e curvas cinéticas melhores ajustadas pelo modelo de pseudoprimeira ordem. Esse valor de pH contribuiu para a interação por empilhamento π-π entre ligações C=C do adsorvente e os anéis benzênicos do corante. Já o corante catiônico, azul de metileno, foi melhor adsorvido em pH 10,00 e com melhor ajuste ao modelo pseudo- segunda ordem. Sua adsorção se deu principalmente por interação eletrostática entre grupos siloxano e silanol dos adsorventes, negativamente carregados, com a carga positiva do corante. Todas as isotermas de adsorção, obtidas nas condições de melhor adsorção, ajustaram melhor ao modelo de SIPS, sugerindo uma adsorção em sítios homogêneos e heterogênos, com qmáx calculado de 53,19, 45,03 e 602,60 mg g-1 para o alaranjado de metila em BC e azul de metileno em BC e em CCA, respectivamente. Os resultados observados sugerem boas capacidades adsortivas, sendo que as interações entre os grupos superficiais são o mecanismo mais importante na adsorção de corantes de diferentes naturezas iônicas em superfícies derivadas da casca de arroz.