RESUMO

A atrazina é um dos herbicidas mais utilizados no mundo, sendo encontrada em águas superficiais e subterrâneas. Pertence à classe das s-triazinas, possui potencial carcinogênico e apresenta toxicidade como disruptor endócrino. A reconhecida limitação dos processos de tratamento de água, os quais empregam a coagulação química na remoção da atrazina e os efeitos na saúde, motivou este trabalho, considerando a adsorção em carvão ativado como tecnologia alternativa. O estudo experimental consistiu na caracterização física do carvão ativado e nos ensaios de adsorção em águas de diferentes conteúdos orgânicos. Foi possível verificar a capacidade do carvão ativado em remover atrazina, e o mecanismo de adsorção foi influenciado pela variação da qualidade das matrizes de água gerando isotermas com características distintas.

Atrazine is one of the most widely herbicides used in the world, being found in surface water and groundwater. It belongs to the s-triazines class classified as possible carcinogenic potential and toxicity presents as an endocrine disruptor. The acknowledged limitation of the water treatment processes, which employ chemical coagulation in atrazine removal and the risks to health, has motivated this work taking into regards the adsorption of activated carbon as an alternative technology. The experimental study consisted of physical characterization of activated carbon and of adsorption tests in waters of different organic content. It was possible to verify the capacity of activated carbon to remove atrazine, and the adsorption mechanism was influenced by the quality variation of water matrices generating isotherms with different characteristics.

RESUMO

La adsorción de iones Cd(II) y Ni(II) desde soluciones acuosas sobre carbón activado se estudia con diferentes valores de pH. La adsorción de los iones se realiza en dos condiciones de pH de la solución: en la primera el pH varía en el transcurso del proceso a medida que los iones se adsorben y en la segunda el pH se mantiene fijo durante la adsorción. Cuando no se realiza un control en el pH de la solución se observan incrementos en la concentración de los iones hidronio que alcanzan un valor máximo alrededor de pH 4, para los dos iones, y cuyos valores son de 346 mmol mL¹ para el caso de la adsorción de Cd(II) y de 436 mmol mL-1 para el Ni(II). Para todos los valores de pH y las dos condiciones del proceso de adsorción se observa una mayor cantidad de Ni(II) adsorbida con valores entre 0,04 y 0,42 mmol.g-1, mientras que para el Cd(II) la máxima cantidad adsorbida es de 0,16 mmol.g¹. El aumento de los iones hidronio en las soluciones de Cd(II) y Ni(II), en las que no se controla el valor del pH, favorece el proceso de adsorción, en tanto que al mantener un pH fijo en la solución, se obtienen adsorciones menores de los iones.

The Cd (II) and Ni(II) ions adsorption from aqueous solutions on activated carbon is studied to different values of pH. The ions adsorption is carried out under two conditions of pH solution: in the first one, the pH changes in the course of the process as the ions are adsorbed; in the second one, the pH is kept fixed during the adsorption. When the solution is not controlled, the hydronium ions concentration increases, reaching a maximum value around a pH of 4, for both ions, whose values are of 346 mmolmL-1 for the case of the adsorption of Cd (II) and of 436 mmol.mL-1 for Ni(II). For all the pH values and the two conditions of the adsorption process, much more quantity of Ni (II) is adsorbed with values between 0.04 and 0.42 mmol.g-1, while for the Cd (II) the maximum amount adsorbed is 0.16 mmol.g-1. The increase of the hydronium ions in the Cd(II) and Ni(II) solutions, in which the value of the pH is not controlled, helps the process of adsorption, while keeping pH fixed in the solution, ions are adsorbed in a less quantity.

Neste artigo se estuda a adsorção de iones Cd(II) e Ni(II) de soluções aquosas sobre carvão ativado a diferentes valores de pH. A adsorção dos iones se realiza baixo duas condições de pH da solução: na primeira o pH varia em decorrência do processo à medida que os iones se adsorvem; na segunda o pH se mantém fixo durante a adsorção. Quando não se realiza um controle no pH da solução se observam incrementos na concentração de iones hidrónio, que atinge um valor máximo arredor de pH 4, para os dois iones, cujos valores são 346 mmolmL-1 para o caso da adsorção de Cd(II) e 436 mmol.mL-1 para o Ni(II). Para todos os valores de pH e as duas condições do processo de adsorção se observa uma maior quantidade de Ni(II) adsorvida com valores entre 0,04 e 0,42 mmol.g-1, enquanto para o Cd(II) a máxima quantidade adsorvida é 0,16 mmol.g-1. O aumento dos iones hidrónio nas soluções de Cd(II) e Ni(II), nas que não se controla o valor do pH, favorece o processo de adsorção; enquanto ao manter um pH fixo na solução se obtêm adsorções menores dos iones.

RESUMO

Se determinan las entalpias de inmersión de cinco telas de carbón activado en CCl4, H2O, y soluciones de NaOH y HCl 0,1 M. Los valores de área superficial de las telas se encuentran entre 243 y 848 m²g-1, y presentan una relación lineal con las entalpías de inmersión en CCl4. Las entalpías de inmersión de las telas de carbón están entre 5,49 y 42,3 Jg-1 para el CCl4 y entre 3,83 y 7,54 Jg-1 para el H2O. Las entalpías de inmersión en las soluciones se relacionan con los contenidos de grupos ácidos y básicos, y se encuentra que para el primer caso, al aumentar la entalpía de inmersión en NaOH, aumenta la acidez total. Se calcula el factor hidrofóbico a partir de las entalpías de inmersión en CCl4 y H2O, que indica la interacción del sólido con compuestos polares y apolares, y a la vez se relaciona con el pH PZC de cada muestra.

The immersion enthalpies of five activated carbon cloths in carbon, CCl4,H2O and NaOH and HCl 0.1 M solutions are determined. The surface area values of the cloths are between 243 and 848 m²g-1 and exhibit a linear relationship with the immersion enthalpies in CCl4. The immersion enthalpies of carbon cloths are between 5.49 and 42.3 Jg-1 for CCl4 and 3.83 and 7.54 Jg-1 for H2O. The immersion enthalpies in the solutions are related to the contents of acidic and basic groups and find that in the first case to increase the immersion enthalpy in NaOH increases the total acidity. Hydrophobic factor is calculated from the immersion enthalpies in CCl4 and H2O, that indicate the interaction with polar and apolar compounds, and also relates to pH PZC each sample.

Determinam-se as entalpías de imersão de cinco telas de carvão activado em CCL4HO , e soluções de NaOH e HCl 0,1 M. Os valores de área superficial das telas encontram-se entre 243 e 848 m²g-1, e apresentam uma relação lineal com as entalpías de imersão em CCl4. As entalpías de imersão das telas de carvão estão entre 5,49 e 42,3 Jg-1 para o CCl4 e entre 3,83 e 7,54 Jg-1 para o H2O. As entalpías de imersão nas soluções relacionam-se com os conteúdos de grupos ácidos e básicos e encontra-se que para o primeiro caso ao aumentar a entalpía de imersão em NaOH aumenta a acidez total. Calcula-se o factor hidrofóbico a partir das entalpías de imersão em CCl4 e H2O, que indica a interacção do sólido com compostos polares e apolares, e ao mesmo tempo se relaciona com o pH PZC da cada mostra.

RESUMO

Una serie de diferentes monolitos de carbón activado fueron preparados a partir de cáscara de coco por medio de activación química con ácido fosfórico a diferentes concentraciones sin utilizar aglomerantes ni plastificantes. Al monolito que mayor área desarrolló se le impregnó vía húmeda con soluciones de Ni y Cu a diferentes relaciones molares. Las estructuras fueron caracterizadas por la adsorción de N2 a 77 K, y se exploró su morfología por medio de microscopía electrónica de barrido. Los materiales carbonosos obtenidos, níquel-cobre-monolito, fueron analizados por Reducción Térmica Programada (RTP). Los resultados experimentales indicaron que la activación con ácido fosfórico genera una microporosidad, con volúmenes de microporos entre 0,39 y 0,81 cm3g-1 y áreas superficiales entre 703 y 1450 m2g-1, y buenas propiedades mecánicas. Se muestra que tanto el cobre como el níquel se fijan al monolito y se interpretan los resultados de RTP respecto a cuándo se modifica su relación molar.

A series of different monoliths of activated carbon were prepared from coconutshell by means of chemical activation with phosphoric acid at different concentrations without using binders or plastificantes. The monolith that developed the biggest surface area was impregnated by humidic route with solutions of Ni and Cu at diferents molar relations. The structures were characterized by N2 adsorption at 77 K, and the morphology was explored by means of scanning electron microscopy. The carbonaceous materials obtained, Nikel-Copper-Monolithe, were analyzed by Thermal Programmed Reduction (TPR). The experimental results indicated that the activation with the acid generated a microporosity, with micropores volume between 0.40 and 0.81 cm3g-1 and surface areas between 703 and 1450 m2g-1, and a good mechanical properties. It shows that, both the copper and the nickel, are fixed to the monolith and TPR’s results are interpreted when these molar relation are modified.

Uma série de diferentes monolitos de carvão ativado foram preparados a partir de casca de coco por meio de activação química com ácido fosfórico a diferentes concentrações sem utilizar aglomerantes nem plastificantes. Ao monolito que maior área desenvolve se lhe impregno via úmida com soluções de Ni e Cu a deferentes relações molares. As estruturas foram caracterizadas pela adsorção de N2 a 77 K, e se exploro sua morfologia por meio de microscopía eletrônica de varredura. Os materiais carbonosos obtidos Níquel-Cobre-Monolito foram analisados por Redução Térmica Programada (RTP). Os resultados experimentais indicaram que a activação com ácido fosfórico gera uma microporosidad, com volumenes de microporos entre 0,39 e 0,81 cm3g-1 e áreas superficiais entre 703 e 1450 m2g-1, e umas boas propriedades mecânicas. Mostra-se que tanto o cobre como o níquel se fixam ao monolito e se interpretam os resultados de RTP com respeito a quando se modifica sua relação molar.

RESUMO

Se preparan dos telas de carbón activado a partir de la activación química de textiles de algodón. La preparación de los materiales se lleva a cabo por medio de la impregnación de éstos en una solución 0,10 M de H3PO4 , seguida de una carbonización en atmósfera de dióxido de carbono hasta una temperatura final de 825°C. Se presentan los análisis termogravimétricos de las telas de partida que permiten ajustar las condiciones experimentales de carbonización así como los porcentajes de contracción y rendimiento de los materiales preparados, que se encuentran entre un 50% y 20% respectivamente. Las telas de carbón activado preparadas presentan áreas superficiales de 796 m² g-1 y 951 m² g-1 así como volúmenes de microporo de 0,416 cm³ g-1 y 0,528 cm³ g-1 . Un estudio calorimétrico de los sólidos preparados permite estimar que las entalpías de inmersión en tetracloruro de carbono son -4,66 J g-1 y -5,05 J g-1 respectivamente. Los resultados de un análisis por microscopia óptica de las telas preparadas también son presentados.

The present work reports the results of the preparation of two activated carbon cloths by chemical activation of cotton based fabrics. The preparation of the materials was achieved by its impregnation into a solution 0.10 M of H3 PO4 , followed by carbonisation in carbon dioxide atmosphere up to 825ºC . Thermal analysis of the precursor fabrics that allow to adjust the experimental conditions of carbonization are presented, as well as the contraction percentages and yield of the prepared materials that are respectively between 50% and 20% The activated carbon cloths prepared exhibit a superficial area of 796 m² .g-1 and 951 m² .g-1 , and micropore volume of 0.416 cm³ g-1 y 0.528 cm³ g-1 . A calorimetric study of the prepared solids allows to estimate that the immersion enthalpies in carbon tetrachloride are - 4.66 J g-1 and -5.05 J g-1 respectively. The optical microscopy results of the prepared cloths also are presented.

Nós relatamos os resultados da preparação de dois tecidos de carvões ativados pela ativação química da teia baseadas em algodão. A preparação dos materiais foi conseguida pela sua impregnação em uma solução 0.10 M de H3 PO4 , seguida pelo carbonização na atmosfera de dióxido de carbono até uma temperatura de análise de 825ºC . Análise térmica dos tecidos do precursor que reservam para ajustar as condições experimentais do carbonização são apresentadas, assim como as porcentagens da contração e o rendimento dos materiais preparados que estão entre 50% e 20% respectivamente. Os tecidos ativados preparados de carbono exibem uma área superficial de 796 e 951 m 2 g-1 , e um volume de microporo de 0.416 cm 3 g-1 y 0.528 cm³ g-1 . Um estudo calorimetrico dos sólidos preparados reserva para estimar que as entalpias da imersão no tetracloreto do carbono são -4.66 J g-1 e -5.05 J g-1 respectivamente. Os resultados pelo microscopia ótica dos tecidos preparados são apresentados também.