Preparação de materiais de carbono a partir de misturas poliméricas binárias para aplicação na remoção de pesticidas da fase líquda

Abstract

Neste trabalho foram preparados carvões ativados, a partir de resíduos de polímeros sintéticos e naturais, num primeiro momento isoladamente e numa segunda fase, mais relevante, foi colocado um enfoque especial na formulação de combinações binárias, permitindo a valorização económica destes resíduos. Os precursores poliméricos utilizados foram o politereftalato de etileno (PET), o poliacrilonitrilo (PAN) e a madeira de teca. Os dois primeiros são polímeros sintéticos comummente utilizados e considerados desperdícios, enquanto que a teca surge também em quantidades consideráveis sem valor, em particular, como resultado da atividade madeireira e em países como Timor-Leste. Os adsorventes foram preparados por processos de ativação física com dióxido de carbono e ativação química com hidróxido de potássio e carbonato de potássio. As amostras foram caracterizadas estruturalmente e quimicamente, tendo-se obtido valores máximos de área superficial aparente na ordem de 2828 m2 g-1, volume poroso total de 1.38 cm3 g-1, volume microporoso de 0.61 cm3 g-1 e tamanhos médios de largura de poro na gama dos microporos. Numa fase posterior amostras selecionadas foram testadas na remoção de compostos poluentes, nomeadamente um conjunto de pesticidas em fase aquosa, tendo sido avaliados parâmetros como o tempo de equilíbrio, relação massa de adsorvente vs. volume e concentração de poluente, temperatura e pH do meio de adsorção, quantidade adsorvida. Os pesticidas testados foram o MCPA, o 2,4-D, o diuron e a atrazina, destacando-se entre as quantidades máximas adsorvidas o valor de 3.86 mmol g-1 para o MCPA. A transformação destes resíduos, que constituem um problema ambiental, em carvões ativados, mostra resultados muito promissores. Este produto de valor acrescentado, constitui uma âncora para a resolução de problemas identificados no Plano Estratégico de Desenvolvimento para Timor-Leste (2011-2030) onde estão incluídas as políticas relativas às infraestruturas, nomeadamente no que se refere à disponibilidade de água potável e ao saneamento básico; ABSTRACT: In this work, activated carbons were prepared from synthetic and natural polymer waste, initially separated and in a second more relevant phase, a special focus was placed on the formulation of binary combinations, allowing the economic recovery of this waste. The polymeric precursors used were polyethylene terephthalate (PET), polyacrylonitrile (PAN) and teak wood. The first two are synthetic polymers commonly used as and considered waste, while teak also appears in considerable quantities without value, particularly as a result of timber activity and in countries such as Timor-Leste. The adsorbents were prepared by physical activation processes with carbon dioxide and chemical activation with potassium hydroxide and potassium carbonate. The samples were characterized structurally and chemically, with maximum values of apparent surface area in the order of 2828 m2 g-1, total porous volume of 1.38 cm3 g-1, microporous volume of 0.61 cm3 g-1 and average pore width sizes in the range of micropores. After that, selected samples were tested on the removal of pollutant compounds, namely a set of pesticides on aqueous phase and parameters such as equilibrium time, adsorbent mass ratio vs. volume and concentration of pollutant, temperature and pH of the adsorption medium, adsorption amount were evaluated. The pesticides tested were MCPA, 2.4-D, diuron and atrazine, with a maximum adsorption value of 3.86 mmol g-1 for MCPA. The transformation of these residues, which constitute an environmental problem, into activated carbons, shows very promising results. This added-value product is an anchor for the resolution of problems identified in the Strategic Development Plan for Timor-Leste (2011-2030) where the strategic policies related to infrastructures are included, namely regarding the availability of drinking water and basic sanitation.