RESUMO
RESUMO Este estudo avaliou as propriedades físico-químicas envolvidas no processo de adsorção para subsidiar o potencial uso de biocarvão produzido com folhas secas de amendoeira-da-praia, Terminalia catappa, como remediador em águas contaminadas com metais. O biocarvão utilizado foi produzido por conversão à baixa temperatura e caracterizado por apresentar bandas de O-H, CH2, C-O e C-O-C; teores de 48,8% de carbono, 46,6% de oxigênio, 3,3% de hidrogênio e demais entre enxofre e nitrogênio; presença de macroporos e passado em peneira (100 mesh). Para o estudo, preparou-se um coquetel de radiotraçadores (Co-57, Mn-54 e Zn-65), que foi adicionado à água deionizada e massas de biocarvão com o objetivo de obter parâmetros tais como pH, tempo de equilíbrio e capacidade de adsorção por meio das isotermas de Langmuir e Freundlich. O detector de Germânio Hiperpuro foi utilizado para quantificar as atividades dos radiotraçadores por meio da técnica de espectroscopia gama para geração e tratamento de dados. Os resultados obtidos mostraram aumento na adsorção do pH 3,8 em diante e tempo de equilíbrio de 30 minutos ou mais. As isotermas de Langmuir e Freundlich construídas apresentaram bons ajustes, com valores de n maiores que 1, indicando preferência dos metais pelo material adsorvente. Além disso, levando-se em conta a competição pelos sítios ativos e a concentração inicial das soluções (ordem de picogramas), foram encontradas capacidades de adsorção de 1,273 ng.g-1 para o Zn-65, de 3.271 ng.g-1 para o Co-57 e de 9,026 ng.g-1 para o Mn-54.
ABSTRACT This study evaluated the physical-chemical properties of the adsorption process in biochar produced from dry leaves of beach-almond, Terminalia catappa, as a useful tool for remediation purposes in water contaminated with metals. The biochar was characterized by having: bands of O-H, CH2, C-O, and C-O-C; contents of 48.8% carbon, 46.6% oxygen, 3.3% hydrogen and the others between sulfur and nitrogen; the presence of macropores; and being sieved (100 mesh). Parameters such as pH, equilibrium time and adsorption capacity by the Langmuir and Freundlich isotherms were determined from experiments using a radiotracer cocktail (Co-57, Mn-54 and Zn-65) which was added to deionized water and a constants mass of biochar. The high-purity germanium detector (HPGe) was used to quantify the radiotracer activity by gamma spectroscopy. The results showed better adsorption from pH 3.8 and 30 minutes equilibrium time. The Langmuir and Freundlich isotherms had a good model fit, with n values higher than 1, and showed affinity between the metals and the biochar. The adsorption capacities of Zn-65, Co-57 and Mn-54 were 1.273 ng.g−1, 3.271 ng.g−1 and 9.026 ng.g−1, respectively.
RESUMO
Se obtuvo un material adsorbente mediante tratamiento térmico de hueso bovino. Este carbonizado presenta un área superficial de 171 m²g-1, características texturales de un material mesoporoso y presencia del componente principal de la matriz ósea: hidroxiapatita. Se llevó a cabo la adsorción de 2,4-di-nitrofenol sobre el carbonizado en solución acuosa, en función del tiempo, y se determinó la cinética de adsorción por los modelos de seudo primer y seudo segundo orden. Además, se identificó el mecanismo de difusión mediante el modelo de difusión intrapartícula. Se observa que los datos cinéticos experimentales tienen mayor correlación con el modelo de seudo segundo orden. El modelo de difusión intrapartícula muestra que el proceso de adsorción está gobernado por la etapa en donde el mecanismo de difusión de partícula es la limitante de la velocidad.
Adsorbent material was obtained by heat treatment of bovine bone. This char has a surface area of 171 m²g-1, textural characteristics of a mesoporous material, and presence of the principal component of bone matrix-hidroxiapatite. The 2,4-dinitrophenol adsorption from aqueous solution in function of time was carried on the charred and determined the kinetics of adsorption by models of pseudo-first and pseudo second order. Additionally, we identified the diffusion mechanism through intraparticle diffusion model. The experimental kinetic data are more correlated with the pseudo second order model. The intraparticle diffusion model shows that the adsorption process is governed by stage where the diffusion particle mechanism is the rate-limiting.
Se obteve um material adsorbente mediante tratamento térmico de osso bovino. Este carbonizado apresenta um área superficial de 171 m²g-1, características texturais de um material mesoporoso e presença do componente principal da matriz óssea: hidroxiapatita. A adsorção de 2,4-dinitrofenol desde solução acuosa, em função do tempo, se levou a cabo sobre o carbonizado e se determinou a cinética de adsorção pelos modelos de seudo primeiro e seudo segundo ordem. Além disso, identifica-se o mecanismo de difusão mediante o modelo de difusão intrapartícula. Se observa que os dados cinéticos experimentais têm maior correlação com o modelo de seudo segundo ordem. O modelo de difusão intrapartícula mostra que o processo de adsorção está governado pela etapa onde o mecanismo de difusão de partícula é a limitante da velocidade.