Adsorção em fase líquida de compostos fenólicos em carvões activados

Abstract

Este trabalho insere-se numa linha de trabalho a decorrer no Grupo de Química de Superfícies sobre a adsorção de poluentes em materiais de carbono e que tem como objetivo principal o desenvolvimento de modelos de adsorção que permitem obter parâmetros quantitativos da interação sólido/poluente com vista à previsão da eficácia de diferentes materiais de carbono atualmente disponíveis e ao desenvolvimento de novos materiais com propriedades superiores. Neste caso concreto, o trabalho irá incidir sobre a adsorção de cloro e nitrofenóis em tecidos de carbono ativados e pretende-se esclarecer a influência das propriedades do composto fenólico, tais como solubilidade e pKa, sobre a adsorção. A amostra de tecido de carbono ativado, utilizado neste trabalho, foi estudada antes (CA) e depois (CAO) de oxidação com ácido nítrico e os compostos fenólicos (fenol, p-nitrofenol, p-cresol, p-clorofenol, o-clorofenol e m-clorofenol). A metodologia usada para obter as isotérmicas consistiu na preparação de soluções de concentrações conhecidas as quais foram colocadas em contacto com uma massa sempre constante de adsorvente (carvão) durante uma semana e com agitação contínua, até se atingir o equilíbrio. Após a filtração foi possível obter a concentração de equilíbrio em solução (Ce em mg/L) e a quantidade de material adsorvido (W em mg/g). Os gráficos assim obtidos são as isotérmicas e podem apresentar-se de várias formas, fornecendo informações importantes sobre o mecanismo de adsorção. Com base nos resultados obtidos foi possível concluir que a adsorção é influenciada pelo pH do meio, a polaridade da amostra e ainda, em determinadas condições, a solubilidade do composto fenólico. A caracterização da estrutura porosa das amostras de tecido de carbono ativado foi efetuada através do traçado de isotérmicas de adsorção de azoto a 77K, as quais foram analisadas pelos métodos αs, Dubinin-Radushkevich (DR) e Brunauer-Emmett-Teller (BET). Desta análise podemos concluir que o tecido de carbono ativado é microporoso com áreas aparentes BET de 693 (CA) e 781 (CAO) m2g-1, volumes microporosos totais entre 0.306 (CA) e 0.356 (CAO) cm3g-1 e poros com larguras médias de 0.680 (CA) e 0.917) nm (CAO). A caracterização química foi efetuada através da determinação da composição elementar e do ponto de carga zero. Foi ainda analisada a sua estrutura física utilizando a difração de raios X. O carvão foi ainda sujeito a análise termogravimétrica. Podemos afirmar que o tecido de carbono ativado é de natureza ácida com ponto de carga zero de 7.2 (CA) e 5.2 (CAO). O resultado deste estudo poderá ser aplicado ao contínuo desenvolvimento da remoção de resíduos ambientais.