Application of biochar from aguape (eichhornia crassipes) and graphene derivatives for adsorption of Cr(VI) from aqueous solution

Studies that apply biochar as adsorbent material of contaminants present in the environment are growing and promising, mainly due to the environmental appeal in the use of this carbonaceous material. In this work, samples of biochar and graphene derivatives were used as adsorbents of Cr(VI) ions in aqueous media. The samples of biochar were obtained from the pyrolysis of the biomass of waterapple (Eichhornia crassipes) at 500 °C, forming the biochar B5. Subsequently, it was submitted to the activation process with nitric acid (HNO3), resulting in the formation of the activated biochar B5AT. The samples of graphene derivatives, known as graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO), were synthesized from graphite. A hybrid material was also formed using biochar and rGO (B5ATM:rGOM) by maceration. Characterizations to determine the chemical composition of the biochar samples showed oxygenated and nitrogenated functional groups, especially for the sample activated with HNO3 acid. The synthesized graphene derivatives showed morphology and structural organization in agreement with the literature. The materials were applied for the adsorption of Cr(VI) ions and the macerated biochar B5M stood out in relation to the others, presenting a higher adsorption capacity of the metal ions in acid medium. The kinetic study showed a decrease in the adsorption rate at times greater than 5 hours of contact of the B5M adsorbent with the Cr(VI) solution. The nonlinear Elovich kinetic model applied to the B5M adsorbent showed the best fits for the adsorption rate, suggesting that the adsorption process occurs by chemisorption, while the Sips isotherm model provided the best adsorption equilibrium parameters, the maximum adsorption capacity was 97.25 mg g-1 . These results suggest that the adsorption process occurs in monolayer and that the adsorbent material B5M exhibits a high degree of heterogeneity.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqEstudos que aplicam biocarvão como material adsorvente de contaminantes presentes no meio ambiente são crescentes e promissores, principalmente devido ao apelo ambiental no aproveitamento desse material carbonáceo. Neste trabalho, foram utilizadas amostras de biocarvão e derivados de grafeno como adsorventes de íons Cr(VI) em meio aquoso. As amostras de biocarvão foram obtidas a partir da pirólise da biomassa de Aguapé (Eichhornia crassipes) a 500 °C, formando o biocarvão B5. Posteriormente foi submetido ao processo de ativação com ácido nítrico (HNO3), resultando na formação do biocarvão ativado B5AT. As amostras dos derivados de grafeno, conhecidos como óxido de grafeno (GO) e óxido de grafeno reduzido (rGO), foram sintetizadas a partir do grafite. Um material híbrido também foi formado utilizando biocarvão e rGO (B5ATM:rGOM) por meio de maceração. As caracterizações para a determinação da composição química das amostras de biocarvão apresentaram grupos funcionais oxigenados e nitrogenados, principalmente para a amostra ativada com ácido HNO3. Os derivados de grafeno sintetizados apresentaram morfologia e organização estrutural de acordo com a literatura. Os materiais foram aplicados para a adsorção de íons Cr(VI) e o biocarvão macerado B5M se destacou em relação aos demais, apresentando uma maior capacidade de adsorção dos íons metálicos em meio ácido. O estudo cinético apresentou uma diminuição da taxa de adsorção em tempos maiores que 5 horas de contato do adsorvente B5M com a solução de íons Cr(VI). O modelo cinético de Elovich não linear aplicado ao adsorvente B5M apresentou melhores ajustes para a taxa de adsorção, sugerindo que o processo adsortivo ocorre por quimissorção, enquanto o modelo de isoterma de Sips forneceu os melhores parâmetros de equilíbrio de adsorção, a capacidade máxima de adsorção foi de 97,25 mg g-1 . Estes resultados sugerem que o processo de adsorção ocorre em monocamada e que o material adsorvente B5M apresenta um alto grau de heterogeneidade.São Cristóvã