Preparação, caracterização e aplicação de adsorvente carbonoso preparado a partir da pirólise de resíduos de fibras têxteis

Abstract

O processo de tingimento têxtil gera despejos com alto teor de substâncias orgânicas que necessitam receber tratamento antes de serem lançados ao meio ambiente. Estima-se que mundialmente são descartadas cerca de 700 mil toneladas de corante na forma de efluente têxtil. Neste sentido, diversas alternativas de tratamento são estudadas. Dentre elas, a adsorção vem recebendo destaque. Paralelamente, a preocupação com os resíduos sólidos é crescente, no âmbito de transformá-los em subprodutos e fontes de renda secundárias. Neste trabalho aplicaram-se técnicas para preparação de adsorvente carbonoso a partir de pirólise e ativação de retalhos da indústria da confecção têxtil. A pirólise ocorreu em temperaturas de 500 e 700 ºC e tempo de 70 e 120 min, a ativação foi realizada utilizado K2CO3. As amostras foram caracterizadas por Análise Termogravimétrica (TGA), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), área de superfície, volume de poros, Ponto de Carga Zero (PCZ), Ponto Isoelétrico (pIE), determinação de grupos funcionais por Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e análises gravimétricas físico- químicas. As amostras foram também submetidas a ensaios de adsorção com corante Reactive Black 5 (RB5). Os resultados indicaram que o processo de ativação é fundamental para aumentar a eficiência de adsorção. A capacidade de adsorção para o adsorvente ativado com K2CO3 foi 7,7 mg.g-1, sete vezes maior do que a amostra sem ativação. O adsorvente apresentou estrutura porosa, alcançando 358,55 m².g-1 de área de superfície e características ácidas, com PCZ=5,4. Os ensaios cinéticos indicaram que a maior parte do corante é adsorvida nos primeiros 250 min de adsorção. O ajuste aos modelos cinéticos indica que a etapa limitante do processo é a difusão no poro e a adsorção na superfície. O ajuste aos modelos de equilíbrio de Langmuir indica a formação de monocamada. A adsorção é do tipo física e exotérmica. O adsorvente preparado representa uma excelente alternativa de reutilização do resíduo. Para o adsorvente ativado com K2CO3, 6 g.L-1 são suficientes para a remoção completa do corante RB5 em pH 3, capacidade de adsorção superior que o adsorvente comercial comparado.

Abstract : The textile dyeing process generates effluents with high level of organic substances that need to be treated before they are released into the environment. It is estimated that around 700 thousand tons of dye in the form of textile effluent are discharged worldwide. In this sense, several treatment alternatives are studied. Among them, the adsorption has been highlighted. At the same time, the concern with solid waste is increasing, in the scope of transforming them into by-products and secondary sources of income. In this work, techniques were applied for preparation of carbonaceous adsorbent from pyrolysis and activation of textile scraps from the clothing industry. The pyrolysis occurred at temperatures of 500 and 700 ºC and time of 70 and 120 min, the activation was performed using K2CO3. The samples were characterized by thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy, surface area, pore volume, zero charge point, isoelectric point, determination of functional groups by Fourier transform infrared spectroscopy and physical-chemical gravimetric analyses. The samples were also submitted to adsorption experiments with dye Reactive Black 5. The results indicated that activation is essential to raise adsorption efficiency. The adsorption capacity for the adsorbent activated with K2CO3 was 7.7 mg.g-1, seven times higher than the non-activated sample. The adsorbent presented porous structure, reaching 358.55 m².g- 1 of surface area and acidic characteristics, with PCZ = 5.4. The best results were obtained for the solution at pH 3. Kinetic tests indicated that most of the dye is adsorbed in the first 250 min of adsorption. Adjustment to kinetic models indicates that the process limiting step is pore diffusion and adsorption at the surface. Adjustment to the Langmuir equilibrium model indicates monolayer formation. Adsorption is physical and exothermic. The adsorbent prepared represents an excellent alternative of reuse of the residue. For the adsorbent activated with K2CO3, 6 g.L-1 are sufficient for the complete removal of the RB5 dye at pH 3 and has higher adsorption capacity than the commercial adsorbent compared.