Author(s): Magalhães, Maria João Rodrigues
Date: 2010
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.22/2550
Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico do Porto
Subject(s): Wet-blue; Wet-white; Carvão activado; Activação física; Activação química; Adsorção; Active carbon; Physical activation; Chemical activation; Adsorption
As aparas de wet-blue e de wet-white constituem um resíduo sólido da indústria de curtumes com um elevado teor em carbono, tornando relevante a sua utilização na preparação de materiais de interesse tecnológico. Este trabalho teve como objectivo a preparação de carvões activados a partir de resíduos da indústria de curtumes. Os métodos de activação utilizados para a preparação dos carvões activados foram a activação física com dióxido de carbono e activação química com hidróxido de potássio. A carbonização dos resíduos foi estudada na gama de temperaturas de 500 ºC a 800 ºC, verificando-se que a sua carbonização se pode considerar completa para a temperatura de 800 ºC. Na activação física os precursores foram previamente carbonizados sob uma atmosfera inerte a 800 ºC e posteriormente activados a 940 ºC usando o CO2 como agente activante. Na etapa de activação variou-se o tempo de activação (20, 40 e 60 minutos) de modo a estudar a influência do grau de queima nas propriedades texturais dos carvões activados. O carvão activado obtido pelo método de activação física com maior área superficial específica foi o carvão preparado a partir do resíduo de wet-blue para um tempo de activação de 40 minutos e grau de queima de 23 % (SBET = 152 m2/g). Para a activação química, procedeu-se à impregnação dos precursores com KOH usando razões mássicas de impregnação KOH:precursor de 0,5:1, 1:1 e 3:1. A impregnação foi efectuada directamente nos resíduos de wet-blue e de wet-white e nos resíduos de wet-blue e de wet-white carbonizados. A activação foi efectuada a 940 ºC sob uma atmosfera inerte, com uma velocidade de aquecimento de 5 ºC/min, e um tempo de activação de 1 hora. No caso da série de carvões activados obtidos por impregnação do precursor, o carvão que exibe melhores propriedades texturais é o carvão activado preparado por impregnação na razão de 1:1 a partir do resíduo de wet-blue (SBET = 1696 m2/g). Na série de carvões activados preparados por impregnação do precursor carbonizado, o carvão com melhores propriedades texturais é o carvão proveniente da impregnação do carbonizado do resíduo de wet-blue na razão de 3:1 (SBET = 1507 m2/g). Os carvões activados obtidos por este método de activação são essencialmente microporosos e com elevada área superficial específica. Testes de adsorção preliminares mostram que estes carvões activados têm um bom desempenho para a remoção de cor de efluentes da indústria de curtumes. Concluiu-se que por activação química com KOH dos resíduos de wet-blue e wet-white se obtêm carvões activados com boas propriedades texturais, elevadas áreas superficiais específicas e elevado volume de microporos, quando comparadas com as dos carvões activados resultantes da activação física. Deste modo, chegou-se à conclusão que ambos os resíduos são bons precursores para a produção de carvão activado, mais propriamente recorrendo à activação química, reduzindo assim o volume de resíduos da indústria de curtumes destinados ao aterro.
Shavings of wet blue and wet-white are a solid waste of the tanning industry with a high carbon content, making their use relevant to the preparation of materials of technological interest. The objective of this work was the preparation of activated carbons from waste of the tanning industry. The activation methods used for the preparation of activated carbons were physical activation with carbon dioxide and chemical activation with potassium hydroxide. Carbonization of wastes was studied in the temperature range of 500 ºC to 800 ºC, verifying that its carbonization can be complete for the temperature of 800 ºC. In physical activation, the precursors were first carbonized at 800 °C and subsequently activated at 940 °C using CO2 as activating agent. The activation time was varied (20, 40 and 60 minutes) in order to study the influence of the burn-off on the textural properties of activated carbons. The activated carbon obtained by the method of physical activation with higher specific surface area was the carbon prepared from the residue of wet-blue for an activation time of 40 minutes and a burn-off of 23 % (SBET = 152 m2/g). For chemical activation, the precursors were impregnated with KOH using hydroxide:precursor ratios of 0.5:1, 1:1 and 3:1. The impregnation was carried out directly on the wastes of wet-blue and wet-white and on carbonized wastes of wet-blue and wet-white. The activation was performed at 940 °C under an inert atmosphere, with a heating rate of 5 ºC/min and an activation time of 1 hour. In the case of the series of activated carbons obtained by impregnation of the precursor, the carbon that displays the best textural properties is the carbon prepared by impregnation with a ratio of 1:1 from the residue of wet-blue (SBET = 1696 m2/g). In the series of activated carbons prepared by impregnation of the carbonized precursor, the carbon with better textural properties is the carbon obtained from the carbonized residue of wet-blue impregnated with a ratio of 3:1 (SBET = 1507 m2/g). Activated carbons obtained by this method of activation are microporous with high specific surface area. Preliminary adsorption tests show that these activated carbons have a good performance for color removal from effluent of tanneries. So, we can conclude that with KOH chemical activation of wet-blue and wet-white wastes were obtained activated carbons with good textural properties, high specific surface area and high micropore volume, when compared with those activated carbons derived from physical activation. It was concluded that both residues are good precursors for activated carbon production, more specifically using the chemical activation, thereby reducing the volume of waste from tanneries sent to the landfill.
