Produção de carvão ativado a partir de polpa de caju e sua modificação com vanadato de bismuto para aplicação em fotocatálise

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dc.contributor.advisorDall’ Antonia, Luiz Henrique
dc.contributor.authorCó, Justem Caón
dc.contributor.bancaLopes, Deize Dias
dc.contributor.bancaMatos, Roberto de
dc.contributor.coadvisorFerreira, Odair Pastor
dc.coverage.extent96 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2026-08-26T20:19:55Z
dc.date.available2026-08-26T20:19:55Z
dc.date.issued2024-03-26
dc.description.abstractAtualmente, 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.
dc.description.abstractother1Currently, growing concern about the environment has driven the development of new technologies aimed at reducing environmental impacts caused by human activities, such as CO2 emissions into the atmosphere, energy and environmental crises. In this context, the preparation of activated carbons from biomass waste emerges as an economically viable, attractive and promising route, given the properties of the materials produced. Materials of renewable origin, such as coconut shells, sawdust and sugar cane bagasse, among others, are used for this purpose, contributing to the reduction of waste and environmental sustainability. The main objective of this study is to produce activated carbon from cashew pulp, followed by modification with bismuth vanadate (BiVO4), aiming to obtain a material with photocatalytic properties and improved for the removal of methylene blue dye. Various material characterization techniques were used, such as thermogravimetric analysis and Differential Scanning Calorimetry (TGA-DSC), to verify thermal stability and heat flow. The morphology of the materials and the elemental analysis were analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM). The crystalline structure was verified by X-ray Diffraction (XRD), while the functional groups were determined by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The specific surface area and pore volume distribution were determined by the nitrogen gas physisorption method, and followed by application for photocatalytic decolorization of methylene blue dye. There was a sequential loss of functional groups during the production process of this adsorbent, as soon as it was submitted to carbonization, the C-OH stretching bands of the hydroxyl of alcohols and C-H of the sp3 group disappeared. In the morphological structure, differences were observed in Chemically Produced and Commercial Activated Carbons (CAQP and CAC) when compared to their modifications with BiVO4, in activated carbons, plaque growth was observed on the surfaces of these materials, while in pure BiVO4, and in its modification with coal, stacked structures in the form of plates and small particles were observed on its surface. In CAC, well-defined peaks were observed due to the silicon oxide impurities (SiO2) contained in the material; however, the remaining samples presented amorphous halo structures. After CAQP activation, the obtained charcoal had an increase in specific surface area (SSA) of 438 times compared to pyrolyzed charcoal (CP). This increase decreased to 225.7 times when it was modified with BiVO4, due to the impregnation of BiVO4 on the CAQP surface. Regarding the photocatalytic application, the Chemically Produced Activated Carbon and modified with BiVO4 (CAQP-BiVO4) showed a methylene blue dye decolorization performance of 55%, while the Commercial Activated Carbon and modified with BiVO4 (CAC-BiVO4), achieved a discoloration of 12%. Therefore, it is observed that cashew pulp is a good adsorbent for producing activated carbon, serving as a low-cost alternative that meets environmental needs and adds socioeconomic value, in addition to contributing to the reduction of final disposal costs.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/19635
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCE - Departamento de Química
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Química
dc.subjectCarvão ativado
dc.subjectBiomassa
dc.subjectPolpa de caju
dc.subjectHidróxido de potássio
dc.subjectCaracterização e Fotocatálise
dc.subjectFotocatálise
dc.subjectVanadato de bismuto
dc.subjectMeio ambiente
dc.subject.capesCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.cnpqCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.keywordsActivated charcoal
dc.subject.keywordsBiomass
dc.subject.keywordsCashew stalk
dc.subject.keywordsPotassium hydroxide
dc.subject.keywordsCharacterization and Photocatalysis
dc.subject.keywordsPhotocatalysis
dc.subject.keywordsBismuth vanadate
dc.subject.keywordsEnvironment
dc.titleProdução de carvão ativado a partir de polpa de caju e sua modificação com vanadato de bismuto para aplicação em fotocatálise
dc.title.alternativeProduction of activated carbon from cashew pulp and its modification with bismuth vanadate for application in photocatalysis
dc.typeDissertação
dcterms.educationLevelMestrado Acadêmico
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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