Síntese e caracterização do compósito magnético Fe/carvão ativado proveniente de espumas de poliestireno para 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 (EPS). Ambos são preparados por meio da carbonização do EPS
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 PS.
Os materiais são caracterizados empregando as 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 se situam 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 hidroxibenzeno (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%