Preparação de carvão ativado usando casca de arroz em um forno micro-ondas modificado

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Silva, Jailson dos Santos
• Orientador(a): Moreira, Mário Lúcio
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pelotas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Física
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Casca de arroz; Forno micro-ondas; Carvão vegetal; Carvão ativado; Rice husk; Microwave; Charcoal; Activated charcoal
• Área do conhecimento CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
• Link de acesso: http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/12964

O carvão ativado é uma forma altamente porosa de carbono puro que pode adsorver moléculas ou íons de meios fluidos. O carvão ativado pode ser utilizado como filtragem de água, remoção de contaminantes, adsorção de gases, medicamento de tratamento, atualmente foi desenvolvido supercapacitor biorrenovável e outras aplicações. Esse estudo tem a proposta de carbonização da casca de arroz, com objetivo de preparar de forma detalhada o carvão ativado com ativação física e química via processamento de radiações micro-ondas, comparando os resultados obtidos com os advindos da literatura, adotando uma sequência de procedimentos: modificação do forno micro-ondas, instalação do sistema de gases, preparo dos carvões com rampa de aquecimento e aquisição de itens. No preparo dos carvões, primeiramente feito o vegetal (atmosfera de N2), o ativado na ativação física (atmosfera de CO2) e ativado na ativação química com agente ativante NaOH, todos com temperaturas entre 500ºC a 600ºC em 60 min. Foram feitas as seguintes análises: Termogravimétria (TGA), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) acoplado com Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS), Difração de Raios-X (DRX). Espectrofotometria UV-Vis foi utilizado a solução de azul de metileno e área de adsorção por método BET e Langmuir. O carvão vegetal obteve rendimento de quase 40%, ativado na ativação física mais de 50% e ativado na ativação química, perto de 35%. Nas medidas TGA, da casca de arroz apresentou estágios de perda de massa das substâncias existentes sendo 90% com temperatura superior a 520ºC; o DSC observou-se eventos térmicos de natureza tanto endotérmica (pico de 120ºC) e exotérmica (pico de 340ºC); nos ensaios de DRX foi identificado vários picos de Óxido de Silício, Sacarose, Calcita e compostos orgânicos (celulose). O carvão vegetal, analisado no MEV apontou um material quebradiço e baixa porosidade; no EDS foram encontrados Carbono, Oxigênio, Silício e Potássio; o DRX mostrou a presença dos mesmos além do Óxido de ferro e outros óxidos; uma absorbância do corante foi observada nas medidas de UV-Vis apresentou uma absorbância do corante na solução no tempo de 55 min de 0,41 (remoção de 59%); o BET e no Langmuir obteve-se uma área superficial de 55,8990 m²/g e 85,0025 m²/g, respectivamente. O carvão ativado na ativação física o MEV é possível observar uma estrutura heterogênea e porosa; o EDS aponta os picos de Carbono, Oxigênio, Silício e Magnésio; o DRX exibiu os mesmos óxidos do carvão vegetal; UV-Vis constou no tempo de 55 min uma absorbância mais de 0,32 (remoção de corante 68%); BET e Langmuir teve área de superfície quase de 127 m²/g e 192 m²/g. O carvão ativado na ativação química o MEV foi avistado bastante fragmentado em diversos pontos e porosidade aparentemente ainda maior; o EDS apresentou Carbono, Oxigênio, Sódio, Magnésio, Silício e Potássio; o DRX constou Óxido de Silício, Calcita, Cloreto de Sódio; UV-Vis mostrou absorbância da solução em 0,045 (remoção de 95,5% do azul de metileno) em 55 min; o BET perto de 190 m²/g e Langmuir próximo de 288 m²/g. Os carvões produzidos usando o precursor foram obtidos com sucesso e com qualidade.