Síntese e caracterização do compósito Fe/carvão ativado proveniente de espumas de poliestireno: um novo adsorvente magnético para a remoção de contaminantes orgânicos
carvões ativados, magnetismo, compósitos, ferro, adsorção
Recentemente, carvões ativados (CAs) baseados em resíduos plásticos têm se destacado na remoção de contaminantes devido às suas excelentes propriedades texturais e à alta capacidade de adsorção de contaminantes orgânicos. A obtenção de CAs com propriedades magnéticas torna-os ainda mais atrativos, devido à facilidade técnica de sua remoção a partir do seio de soluções aquosas. Nesse sentido, dois CAs, sendo um deles magnético (CAM) e um não magnético (CA), são sintetizados a partir de resíduos de poliestireno expandido (PEE). Ambos foram preparados por meio da carbonização do PEE dissolvido em acetato de etila (contendo Tris(acetilacetonato)ferro(III) para o magnético), com ativação química via KOH a 800 ºC. Este trabalho relata pela primeira vez a síntese direta de um compósito de carvão ativado magnético oriundo do PE.
Os materiais são caracterizados por meio das técnicas de adsorção/dessorção de N2, difração de raios-X, termogravimetria, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia Mössbauer e potencial zeta. As fases de ferro presentes em CAM são: Fe0, Fe3C e Fe3O4; sendo esta última responsável pelo magnetismo do material. Destacam-se as elevadas áreas superficiais específicas e o volume total de poros de CAM iguais a 672,41 m2/g e 0,345 cm3/g, respectivamente. Apesar dos menores valores dessas propriedades texturais em relação à CA, esses ainda situam-se entre os maiores encontrados na literatura de compósitos magnéticos.
Considerando a aplicação dos CAs, os materiais são avaliados na remoção dos contaminantes azul de metileno (AM), índigo de carmim (IC) e fenol (FE). Para CAM, as quantidades máximas adsorvidas de AM, IC e FE correspondem a 275, 536 e 116 mg/g no pH ótimo. No pH ótimo e a 25 °C, as cinéticas e as isotermas de adsorção são estudadas e as propriedades termodinâmicas calculadas por um modelo oriundo da mecânica estatística. Finalmente, a capacidade de regeneração dos CAs como adsorventes é avaliada em 5 ciclos de adsorção, destacando-se CAM que retém 60% de sua capacidade de remoção ao final do quinto ciclo, enquanto CA é capaz de reter apenas 20%.