Carvão de Casca de Beterraba Ativado como suporte para Nanopartículas de Fe3O4: Síntese, Caracterização e Aplicação na Remoção do Corante Verde brilhante

Abstract

A utilização de resíduos agroindustriais como adsorventes naturais (carvões ativados) é de suma importância devido a maioria deles, em razão do volume gerado ser um problema ambiental. Além disso, são de fácil obtenção e baixo custo o que viabiliza o uso do processo de adsorção como alternativa na remoção de corantes. Os carvões ativados são materiais carbonosos porosos que apresentam uma forma microcristalina, não grafítica, que sofreram um processamento para aumentar a porosidade interna. Podem ser produzidos por meio de materiais orgânicos, tais como madeira, palha de milho, casca de coco, casca de arroz, bagaço de cana-de-açúcar, entre outros. As matérias-primas são carbonizadas e após tratadas térmica e/ou quimicamente para a ativação, que é a remoção de materiais que estejam obstruindo os poros. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um nanoadsorvente proveniente da casca da beterraba suportado com nanopartículas de magnetita. Os carvões da polpa e da casca da beterraba foram preparados e ativados com ZnCl2 e após realizados estudos de adsorção do corante verde brilhante. Posteriormente, foram preparadas as nanopartículas de magnetita pelo método de cooprecipitação e suportadas ao carvão escolhido da casca (CA) devido a apresentar melhores resultados na adsorção. Os carvões após ativação apresentaram uma área superficial maior (1527 e 1428 m²/g, respectivamente CA e CB) em relação ao não ativado. Também os estudos de adsorção demonstraram que o carvão apresenta alta eficiência de adsorção utilizando mínima quantidade de adsorvente, o que se torna viável economicamente. Quanto ao adsorvente preparado a partir da casca de beterraba (CA) suportando nanopartículas de óxido de ferro (Fe2O3) exibiu aumento da área superficial (914 m²/g) mas inferiores àqueles sem a presença de nanopartículas. Os adsorventes preparados a partir da casca da beterraba apresentaram alta eficiência na remoção do corante verde brilhante na concentração de 100mg/L. Quanto ao tamanho dos poros os carvões da casca e da polpa são microporosos enquanto o nanocompósito é mesoporoso o que facilita a adsorção de moléculas maiores.

The use of agro-industrial residues as natural adsorbents (activated carbons) is of paramount importance due to most of them, because the volume generated is an environmental problem. In addition, they are easy to obtain and low cost, which makes it possible to use the adsorption process as an alternative in the removal of dyes. Activated carbons are porous carbonaceous materials that have a microcrystalline, non-graphitic form, which have undergone processing to increase internal porosity. They can be produced using organic materials, such as wood, corn husks, coconut husks, rice husks, sugarcane bagasse, among others. The raw materials are carbonized and after thermal and/or chemically treated for activation, which is the removal of materials that are clogging the pores. The objective of this work was to develop a nanoadsorbent from beet peel supported with magnetite nanoparticles. The beet pulp and skin carbons were prepared and activated with ZnCl2 and after adsorption studies of the bright green dye were carried out. Posteriorly, the magnetite nanoparticles were prepared by the cooprecipitation method and supported on the chosen charcoal from the shell (CA) due to presenting better results in the adsorption. The coals after activation showed a higher surface area (1527 and 1428 m²/g, respectively CA and CB) compared to the unactivated one. Also, the adsorption studies showed that the charcoal presents high adsorption efficiency using minimal amount of adsorbent, which becomes economically viable. As for the adsorbent prepared from beet peel (BS) supporting iron oxide (Fe2O3) nanoparticles exhibited increased surface area (914 m²/g) but lower than those without the presence of nanoparticles. The adsorbents prepared from beet peel showed high efficiency in the removal of bright green dye at the concentration of 100mg/L. Regarding the pore size, the coals of the peel and pulp are microporous while the nanocomposite is mesoporous which facilitates the adsorption of larger molecules.