Avaliação da hematita como agente ativante na obtenção de carvão ativado e ferro metálico

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Gomes, Pedro Barroso
• Orientador(a): Magalhães, Fabiano
• Banca de defesa: Leal Neto, Jonas, Fernadez, Miriany Avelino Moreira, Soares, Jenaína Ribeiro, Rosmaninho, Marcelo Gonçalves
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Lavras
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós- Graduação Multicêntrico em Química de Minas Gerais
• Departamento: Departamento de Química
• País: brasil
• Palavras-chave em Português: Fuligem do bagaço de cana-de-açúcar; Adsorção; Carvão ativado; Ferro metálico; Sugarcane bagasse soot; Adsorption; Activated charcoal; Metallic iron
• Área do conhecimento CNPq: Química
• Link de acesso: https://repositorio.ufla.br/handle/1/55732

Este trabalho envolve a utilização do resíduo agroindustrial, fuligem do bagaço de cana-de-açúcar (FBCA), e hematita para obtenção de carvão ativado (CA) e ferro metálico (Fe0 ). Os precursores foram submetidos ao tratamento térmico, sob diferentes condições experimentais, tais como: temperatura (600, 800 e 900 °C), tempo (30, 60 e 120 min) e proporção entre fuligem:hematita (1:3 e 1:5 m/m). Os resultados obtidos estão apresentados em dois artigos científicos. O primeiro artigo mostra, em especial, os resultados de caracterização e aplicação dos CA obtidos. Os maiores valores de área superficial BET foram para os materiais obtidos na temperatura de 900 °C e com tempo igual ou superior a 1h, obtendo valores de até 1570 m2 g -1 . Já as imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) para os CA mostram que, após ativação, houve redução no tamanho das partículas, porém a morfologia se manteve, apresentando formato alongado com presença de cavidades. Os resultados obtidos por espectroscopia dispersiva de raios-X(EDS) permitiram identificar a presença de Fe residual presente nos CA após ativação e purificação. Os resultados de TG mostraram um aumento na estabilidade térmica e variação teor de cinzas entre 3,5 e 11,9%. Foram identificados poucos grupos funcionais superficiais, e valores de pHpcz entre 6,5 a 6,0. Também foram realizados estudos de adsorção para os CA utilizando os corantes azul de metileno e preto reativo. As isotermas de adsorção para o corante azul de metileno demostraram que as capacidades de adsorção dos carvões aumentaram com a temperatura e tempo de ativação. A partir das isotermas de adsorção do corante preto reativo pode-se observar que, ao aplicar a temperatura de ativação de 900 °C, com tempo de reação de 120 min, assim como a maior quantidade de agente ativante FBAC:Fe2O3 proporção (1:5), as capacidades de adsorção aumentaram de 130 para 374 e 378 mg g-1 . O segundo artigo apresenta os resultados de caracterização e aplicação das amostras magnéticas, ricas em ferro. Os resultados das caracterizações realizadas por TG, análise elementar (CHN), difração de raio-X em pó (DRX), espectroscopia Mössbauer, MEV e EDS, mostraram a presença de ferro metálico, FeO e Fe3O4nas amostras obtidas com temperatura igual e superior a 800 °C, sendo o Fe0 a fase predominante nas amostras obtidas à 900 C. Os materiais apresentaram baixo teor de carbono (<6%), com morfologia semelhante a aglomerados e “emaranhados de fios”. Dentre os materiais ferrosos, aquele obtido a 900 °C com tempo de ativação de 1 h e proporção em massa de 1:3 (FBCA:Fe2O3), identificado como Fe1:3/900-1h, foi aplicado para redução de cromo hexavalente e nitrobenzeno. A aplicação da amostra para redução dos contaminantes apresentou capacidade de redução de 480,5 mg de Cr(VI) por grama de material e conversão de 90% de nitrobenzeno à anilina em apenas 6 min de reação. Os resultados obtidos mostraram que a hematita possui alta capacidade para atuar como agente de ativação do carvão, com obtenção de dois produtos em um único processo, o CA de alta área superficial e amostra rica em ferro metálico.