Produção de carvão ativado a partir do bagaço da casca de acácia-negra (Acacia mearnsii De Wild.) por ativação química com ZnCl2 e sua aplicação na adsorção de fenol

Abstract

Neste trabalho, foi produzido carvão ativado a partir do bagaço da casca de acácia-negra por ativação química utilizando cloreto de zinco. O carvão ativado foi produzido sob diferentes condições de carbonização e ativação, caracterizado e aplicado na adsorção de fenol em meio aquoso. Os resultados mostraram que a capacidade de adsorção de fenol aumentou com o aumento da temperatura de carbonização e com o aumento do percentual de agente ativante, e diminuiu com o aumento do tempo de carbonização. A caracterização mostrou as alterações no bagaço da casca de acácia-negra após o processo de carbonização. A cinética de adsorção seguiu o modelo de pseudossegunda ordem. O modelo de Weber e Morris mostrou que a adsorção ocorreu por transferência de massa externa e difusão intrapartícula, e que o aumento na taxa de agitação conduziu a um aumento na transferência de massa externa. O estudo de equilíbrio mostrou que o aumento da temperatura levou ao aumento da capacidade de adsorção de fenol, e o maior valor foi em torno de 98,57 mg g-1, obtido na temperatura de 55 ºC. O modelo de isoterma de Freundlich foi o mais adequado para representar os dados experimentais de equilíbrio. O estudo termodinâmico indicou que a adsorção de fenol no carvão ativado obtido foi espontânea, favorável, endotérmica e controlada entropicamente.

In this work, activated carbon was produced from black wattle bark waste by chemical activation with zinc chloride. The activated carbon was produced under different conditions of carbonization and activation, being characterized and applied as an adsorbent for phenol adsorption on aqueous solution. The results showed that phenol adsorption capacity increased with the increase of carbonization temperature and of activating agent ratio, and decreased with the increase of carbonization time. The characterization showed the changes in black wattle bark waste after the carbonization process. The adsorption kinetics followed the pseudo-second order model. The Weber and Morris model showed that the adsorption occurred by external mass transfer and intra-particle diffusion, and the increase in stirring rate led to an increase in external mass transfer. The equilibrium study showed that the increase in temperature led to an increase in phenol adsorption capacity, and the highest value was around of 98.57 mg g-1, at 328 K. The Freundlich isotherm was the more suitable to represent the equilibrium data. Thermodynamic study indicated that phenol adsorption onto produced activated carbon was a spontaneous, favorable, endothermic and entropy-controlled process.