Influência das condições de pirólise na capacidade de adsorção de íons Pb(II) pelo biochar obtido da casca de pinhão (araucária angustifolia)

Abstract

A utilização de adsorventes produzidos a partir de diversos tipos de biomassa tem sido apontada como uma alternativa promissora aos adsorventes tradicionais, como o carvão ativado. Nesse contexto, vem sendo estudada a utilização do biochar produzido nos processos de conversão termoquímica da biomassa, como a pirólise. O desempenho desses materiais está diretamente ligado às suas condições de obtenção e utilização. Neste trabalho, a casca de pinhão foi utilizada como matéria- prima para a produção, por via pirolítica, de um biochar para remoção de íons Pb2+ de efluente sintético. Um planejamento fatorial foi utilizado para avaliar como a capacidade de adsorção do adsorvente seria afetada por quatro parâmetros, a saber: temperatura, taxa de aquecimento, vazão de nitrogênio e tempo de residência do sólido. Verificou-se que a temperatura foi o único parâmetro significativo do processo, sendo 800 ºC seu valor ótimo. A caracterização dos materiais mostrou que o biochar obtido nessa temperatura (BC-800) apresentou a maior área superficial específica, 1139 m2·g-1. Ainda, a superfície do material é praticamente neutra e não há grupos funcionais. Dessa forma, o desempenho dos adsorventes pode ser relacionado ao valor de suas áreas. Os dados obtidos no estudo cinético da adsorção ajustaram-se ao modelo de Elovich, com taxas iniciais de adsorção relativamente alta e constante de dessorção pequena. Os dados de equilíbrio ajustaram-se ao modelo de Sips, que indica uma capacidade máxima de adsorção de 73,99 mg·g-1, uma das mais altas obtidas por um biochar na remoção de chumbo.<br>

Abstract: The use of adsorbents produced from different biomass has been identified as a promising alternative to the use of traditional adsorbents such as activated carbon. In this context, the use of biochar produced from biomass in thermochemical conversion processes such as pyrolysis has been studied. The performance of these materials is directly linked to their preparation and using conditions. In this work, Brazilian pine-fruit-shell was used as raw material for production, by pyrolysis, of a biochar to remove lead ions from a synthetic effluent. A factorial design was used to evaluate how the adsorption capacity of the adsorbent was affected by four parameters, namely temperature, heating rate, nitrogen flow and residence time of the solid. It was found that the temperature is the only significant process parameter, being 800 °C its optimal value. The characterization of the material showed that the biochar produced at this temperature (BC-800) had the highest specific surface area, 1139 m2·g-1. In addition, theres no functional groups or charges on the surface. Thus, the performance of adsorbents might be explained in terms of their areas. Data from the kinetic study of the adsorption were better fitted to Elovich s model, with relatively high initial adsorption rates and low dessorption constant. The equilibrium data fitted the Sips model which indicates a maximum adsorption capacity of 73,99 mg·g-1, one of the highest achieved in the lead removal by biochars.