Author(s): Loureiro, Joana Filipa Fonseca Sargaço
Date: 2012
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.22/2543
Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico do Porto
Subject(s): Wet-white; Activação química; Carvão activado; Adsorção; Chemical activation; Activated carbon; Adsorption
Na procura por uma solução de valorização dos resíduos gerados pela indústria de curtumes, o presente trabalho tem como principais objectivos a preparação de adsorventes a partir de resíduos desta actividade e a avaliação do seu desempenho na adsorção de poluentes. Para atingir este objectivo, inicialmente procedeu-se à carbonização das aparas de couro wet-white à temperatura de 800 ºC. Seguidamente, os carbonizados foram activados por activação química, tendo sido o hidróxido de potássio o agente activante escolhido. As razões mássicas hidróxido de potássio:precursor usadas na impregnação, foram iguais a 0,5:1 e 1:1. Para a razão 0,5:1, as temperaturas de activação escolhidas foram 700 e 800 ºC. Para a razão de impregnação 1:1, as temperaturas de activação usadas foram 700, 800 e 900 ºC. Para uma avaliação preliminar da capacidade de adsorção dos carvões activados produzidos, efectuou-se a determinação do número de azul de metileno. Este teste provou serem as amostras activadas a 900 ºC as que apresentaram melhores resultados (número de azul de metileno: 24g/100g) e as amostras activadas a 700 ºC, as que apresentaram menor capacidade de adsorção (1g/100g, para a razão de 0,5:1 e 7g/100g, para a razão de 1:1). Verificou-se também que amostras preparadas com iguais condições de activação (temperatura de activação e razão de impregnação), mas produzidas a partir de carbonizado de diferentes granulometrias, apresentaram diferentes desempenhos na adsorção de azul de metileno. As propriedades texturais dos carvões activados produzidos foram obtidas pela determinação das isotérmicas de adsorção de azoto a 77 K. Para tal, selecionaram-se quatro amostras: dois carvões activados a 800 ºC, com uma razão de impregnação de 1:1 e dois carvões activados a 900 ºC, com a mesma razão de impregnação, obtidos a partir de carbonizados com diferentes granulometrias. As isotérmicas obtidas são características de materiais essencialmente microporosos, com mesoporos e macroporos. Verificou-se também que a granulometria do precursor carbonizado influencia as propriedades texturais dos carvões activados produzidos. Para as temperaturas de activação usadas, 800 e 900 ºC, os carvões activados preparados a partir de carbonizado de menor granulometria apresentam melhores propriedades texturais. O carvão activado que apresentou maior área superficial específica foi obtido a 900 ºC, a partir de carbonizado finamente moído (SBET = 1475 m2/g). Determinadas as propriedades texturais dos carvões activados produzidos, realizaram-se ensaios de adsorção do corante CORIACIDE DARK BROWN VR, usado na indústria de curtumes com um carvão activado produzido no âmbito deste trabalho e com um carvão activado comercial NORIT ROW 0,8. A amostra de carvão activado produzida a partir de resíduos de wet-white escolhida para estes ensaios foi o carvão activado a 800 ºC, à razão de 1:1, a partir de carbonizado finamente moído (ww_800_1:1_carb.moído). Verificou-se que as quantidades adsorvidas pela amostra ww_800_1:1_carb.moído variaram entre os valores 7,47 e 32,07 mgcorante/gcarvão activado. Quanto ao carvão activado comercial, as quantidades adsorvidas situaram-se entre 8,95 e 69,13 mgcorante/gcarvão activado. Assim, conclui-se que o carvão activado comercial apresentou melhor desempenho na adsorção do corante da indústria de curtumes. Os carvões activados obtidos revelaram-se materiais essencialmente microporosos, com capacidade de adsorção de poluentes, como por exemplo corantes, no entanto o seu desempenho seria mais eficaz na adsorção de pequenas moléculas devido ao elevado volume de microporos que apresentaram.
In searching for a solution to recover tanning industry wastes, this work has as main objective the preparation of adsorbents from wastes of this activity and the evaluation of their performance in the adsorption of pollutants. To achieve these objectives, initially the residue, shavings of wet-white leather, were carbonized at a temperature of 800 ºC. Subsequently, the carbonized material was activated by chemical activation, being potassium hydroxide the chosen activating agent. The weight ratios of potassium hydroxide: precursor used in impregnation were equal to 0.5:1 and 1:1. For the ratio of 0.5:1, the chosen activation temperatures were 700 and 800 ºC. For the ratio 1:1, the used activation temperatures were 700, 800 and 900 ºC. For a preliminary evaluation of the adsorption capacity of the produced activated carbons, methylene blue number was determined. The activated carbons prepared at 900 ºC showed the best results (methylene blue number of 24g/100g) and carbons activated at 700 ºC showed the lowest adsorption capacity (1g/100g, for impregnation ratio of 0.5:1 and 7g/100g, for impregation ratio of 1:1). It was also found that carbons prepared with the same activation conditions (activation temperature and impregnation ratio), but produced from a carbonized precursor of different particle size, showed different performances in the adsorption of methylene blue. The textural properties of the prepared activated carbons were obtained by nitrogen isotherms at 77 K. For this purpose, were selected four samples: two activated carbons prepared at 800 ºC with a ratio of 1:1 and two activated carbons prepared at 900 ºC with the same rate of impregnation, obtained from carbonized precursor with different particle sizes. The obtained isotherms are characteristic of carbon materials essentially microporous, with some mesopores and macropores. It was also found that the particle size of the carbonized precursor influences the textural properties of the produced activated carbons. For activation temperatures of 800 and 900 ºC, activated carbons prepared from carbonized precursor of smaller particle size, exhibit better textural properties. The activated carbon which showed higher specific surface area was obtained at 900 ºC, from carbonized precursor with small particle size (S BET = 1475 m 2 / g). After determining the textural properties of the activated carbons produced, assays were performed adsorption of the dye CORIACIDE DARK BROWN VR, used in the tanning industry with an activated carbon produced in this work and with a commercial activated carbon NORIT ROW 0,8. The activated carbon produced from waste of wet-white leather selected for these trials was the carbon activated at 800 ºC, at the ratio of 1:1, from a carbonized of small particle size (ww_800_1:1_carb.moído). It was verified that the adsorbed amounts by the wet-white activated carbon varied between 7,47 and 32,07 mgdye/gactivated carbon. For the commercial activated carbon, the adsorbed amounts ranged between 8,95 and 69,13 mgdye/gactivated carbon. It was conclude that the commercial activated carbon showed better adsorption capacity of the dye used in the tanning industry. The activated carbons obtained have proven to be materials essentially microporous, with adsorption capacity of pollutants, for example dyes, however their performance would be more effective in adsorption of small molecules, because of their high micropores volume.
