Produção e modificação de carvões ativados para aplicações ambientais

Exportado OPUSMade available in DSpace on 2019-08-11T22:43:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_completa___versao_final.pdf: 4954037 bytes, checksum: 53f859c3f1f2050afb9fee0927fc6342 (MD5) Previous issue date: 9Neste trabalho foi investigada a produção e caracterização de carvões ativados a partir de precursores poliméricos vegetais e sintéticos. A partir da modificação das características superficiais e estruturais foram estudadas diferentes aplicações destes carvões como adsorventes. Numa primeira parte foram produzidos carvões com potencial aplicação como peneiras moleculares a partir de xerogéis resorcinol-formaldeído. Investigou-se o efeito de diferentes solventes orgânicos para a lavagem e secagem dos xerogéis na estrutura porosa final do carvão. A análise via calorimetria de imersão com diferentes moléculas sonda mostrou que as amostras tratadas com água e etanol apresentaram características de peneiras moleculares para compostos com dimensões ca. 0,70 nm. Numa segunda parte foram produzidos carvões ativados em uma forma especial, os briquetes, a partir de misturas de eucalipto ou álamo carbonizado com casca de arroz e mosto de uva como ligante. A superfície dos briquetes foi funcionalizada através do tratamento com HNO3 e H2SO4.SO3. Caracterizações por adsorção de nitrogênio, termogravimetria, infravermelho, titulação de sítios ácidos e análise elementar CHN mostraram que o processo de ativação dos briquetes que em geral os sítios ácidos e a área BET diminuem da camada mais externa para interna. O tratamento com HNO3 atinge todas as camadas do briquete, sendo a externa a mais oxidada. Por outro lado, o H2SO4.SO3 não atinge sequer a camada externa, devido à sua alta viscosidade. Adsorção de diferentes espécies catiônicas, i.e. azul de metileno(AM), Cr(III) e o Zn(II) mostraram que briquetes tratados com HNO3 são mais eficientes. Estudos por EDS/MEV mostraram que o Zn(II) se adsorve uniformemente pelo briquete. Na ultima etapa deste trabalho foi estudada uma nova resina de troca aniônica, à base de compósitos do sal quaternário de amônio, cloreto de dimetildioctadecilamônio (DMDO, [(C18H37)2(CH3)2)]N+Cl-), utilizando como suporte carvão ativado micro e mesoporoso, além de SiO2 e Al2O3. Estudos por adsorção de nitrogênio e MEV sugerem que o DMDO está disperso na superfície ocupando os poros dos materiais. Isotermas de adsorção com o ânion dicromato Cr2O72- mostraram que os compósitos com DMDO possuem alta capacidade de adsorção de dicromato. Dentre os compósitos preparados, a alumina apresentou os melhores resultados, seguido dos carvões e a sílica.In this work it was investigated the production and characterization of activated carbons from lignocelulosic and synthetic polymeric precursors. From the modification of surface and structural properties it was investigated different applications of these activated carbon as adsorbents. In the first part, activated carbons with molecular sieve properties were produced from resorcinol-formaldehyde xerogels. It was investigated the effect of different organic solvents for the washing and drying steps on the porous structure of the obtained activated carbons. Immersion calorimetry analyses using different probe molecules showed that samples treated with ethanol and water presented molecular sieve properties for compounds with dimensions of ca. 0.7 nm. In the second part, a special form of activated carbon, i.e. briquette, was produced from mixtures of eucalyptus or poplar with rice husk and grape must asbinding agent. The surface of the briquettes was functionalized by the treatment with HNO3 and H2SO4.SO3. Characterization by nitrogen adsorption, TG, IR, acid sites titration and elemental analyses CHN suggested that the acid sites and surface area of the activated briquettes decrease from the more external to the inner layers. Thetreatment with HNO3 reaches all the briquette, with the more external layer more oxidized. On the other hand, H2SO4.SO3 do not react even with the more external layer likely due to its high viscosity. Adsorption with different cationic species, i.e. methylene blue, Cr(III) and Zn(II) showed that briquettes treated with HNO3 are more efficient. Studies with EDS/SEM showed that Zn(II) is adsorbed homogeneously throughout the briquette. In the last part of this work, it was studied a novel anionic exchange resin based on composites of a quaternary ammonium salt dimethyldioctadecylammonium (DMDO, [(C18H37)2(CH3)2)]N+Cl-), using as support micro and mesoporous activated carbon and SiO2 and Al2O3. Nitrogen adsorption and SEM studies suggested thatDMDO is dispersed over the surface occupying the pores of the material. Adsorption isotherms with the anion dichromate Cr2O7 2- showed that the composite with DMDO presented high anionic adsorption capacity. Among the prepared composites, alumina presented the highest efficiency, followed by carbon and silica