Produção de carvão ativado a partir de polpa de caju e sua modificação com vanadato de bismuto para aplicação em fotocatálise
Data
2024-03-26
Autores
Có, Justem Caón
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Resumo
Atualmente, a crescente preocupação com o meio ambiente tem impulsionado o desenvolvimento de novas tecnologias voltadas para a redução dos impactos ambientais causados pelas atividades humanas, como as emissões de CO2 na atmosfera, as crises energéticas e ambientais. Nesse contexto, a preparação de carvões ativados a partir de resíduos de biomassa emerge como uma rota economicamente viável, atraente e promissora, dadas as propriedades dos materiais produzidos. Os materiais de origem renovável, como cascas de coco, serragem e bagaço de cana-de-açúcar, entre outros, são aproveitados para esse fim, contribuindo para a redução do desperdício e para a sustentabilidade ambiental. O principal objetivo deste estudo é produzir carvão ativado a partir da polpa de caju, seguido pela modificação com vanadato de bismuto (BiVO4), visando à obtenção de um material com propriedades fotocatalíticas e aprimoradas para a remoção do corante azul de metileno. Foram utilizadas diversas técnicas de caracterização de materiais, tais como análise termogravimétrica e Calorimetria Exploratória Diferencial (TGA-DSC), para verificar a estabilidade térmica e o fluxo de calor. A morfologia dos materiais e a análise elementar foram analisadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A estrutura cristalina foi verificada por Difração de Raios-X (DRX), enquanto os grupos funcionais foram determinados pela Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR). A área específica da superfície e a distribuição do volume dos poros foram determinadas pelo método de fisiossorção de gás nitrogênio, e seguiu-se com aplicação para descoloração fotocatalítica do corante azul de metileno. Houve a sequencial perda de grupos funcionais durante o processo de produção desse adsorvente, logo na submissão a carbonização, desapareceram as bandas de estiramento C-OH da hidroxila dos álcoois e C-H de grupamento sp3. Na estrutura morfológica, foram observadas diferenças nos Carvões Ativados Quimicamente Produzido e Comercial (CAQP e CAC) quando comparados com às suas modificações com o BiVO4, nos carvões ativados, foram verificados crescimento de placas nas superfícies desses materiais, enquanto no BiVO4 puro, e em sua modificação com os carvões, foram observadas estruturas empilhadas em forma de placas e pequenas partículas na superfície do mesmo. No CAC, foram observados picos bem definidos devido às impurezas de óxidos de silício (SiO2) contidas no material; no entanto, as demais amostras apresentaram estruturas de halos amorfos. Após a ativação do CAQP, o carvão obtido teve um aumento da área específica superficial (ASS) de 438 vezes em comparação com o carvão pirolisado (CP). Esse aumento sofreu um decréscimo para 225,7 vezes quando foi modificado com o BiVO4, devido à impregnação do BiVO4 na superfície do CAQP. Quanto à aplicação fotocatalítica, o Carvão Ativado Quimicamente Produzido e modificado com o BiVO4 (CAQP-BiVO4) apresentou um desempenho de descoloração do corante azul de metileno de 55%, enquanto o Carvão Ativado Comercial e modificado com o BiVO4 (CAC-BiVO4), obteve uma descoloração de 12%. Portanto, observa-se que a polpa de caju é um bom adsorvente para produzir carvão ativado, servindo como uma alternativa de baixo custo que atende às necessidades ambientais e agrega valor socioeconômico, além de contribuir para a redução dos custos de disposição final.
Descrição
Palavras-chave
Carvão ativado, Biomassa, Polpa de caju, Hidróxido de potássio, Caracterização e Fotocatálise, Fotocatálise, Vanadato de bismuto, Meio ambiente