Caracterização de argilas e biomassa da cana-de-açúcar e utilização como adsorventes na remoção de BTX

Abstract

No presente trabalho, estudou-se a interação dos compostos orgânicos benzeno, tolueno e xileno, denominados BTX, com sistemas constituídos por argila, argila ácida, fibra de cana-de-açúcar e celulose, com o propósito de avaliar a efetividade na remoção dos BTX, nocivos ao meio ambiente e à saúde humana, bem como as energias ligadas a estes processos. Nos experimentos, foi utilizada a argila bentonita, nome genérico dado a argila composta predominantemente pelo argilomineral montmorilonita. A bentonita foi tratada com ácido clorídrico a fim de promover a ativação ácida. A biomassa de cana-de-açúcar, foi primeiramente lavada para remoção de sólidos solúveis e posteriormente, procedeu-se hidrólise ácida e extração com dioxano para remoção da lignina e obtenção da celulose (e hemicelulose). Os adsorventes utilizados neste trabalho foram caracterizados por análise térmica, espectroscopia de infravermelho e difratometria de raios X, cujos resultados evidenciaram que ocorreu a ativação ácida da argila e a remoção parcial da lignina da fibra de cana-de-açúcar. Foram realizados estudos de solubilidade dos BTX em misturas etanol/água, por meio de medidas da intensidade de fluorescência e da absorvância, bem como a avaliação da capacidade adsorvente dos BTX. O adsorvente e adsorbato ficaram em contato por 2 horas na suspensão, sendo centrifugados e procedendo-se a leitura do sobrenadante com as mesmas técnicas utilizadas para os estudos de solubilidade. As isotermas de adsorção e o cálculo das energias livres de adsorção permitiram uma caracterização preliminar dos sistemas que apresentaram adsorção favorável. Por meio da aplicação, às isotermas, dos modelos matemáticos de Langmuir, Freundlich e DRK foi possível melhor compreender o mecanismo de adsorção em cada caso, considerando o...

In this work, we studied the interaction of organic compounds benzene, toluene and xylene, called BTX, with systems consisted of clay, acid clay, sugar cane fiber and cellulose, with the purpose of evaluating the effectiveness in removing BTX, harmful to the environment and human health as well as the energies associated with these processes. In the experiments we used a clay called bentonite, generic name given to the clay predominantly composed of clay mineral montmorillonite. The bentonite was treated with hydrochloric acid to promote acid activation. The biomass of cane sugar was first washed to remove soluble solids and subsequently proceeded to acid hydrolysis and extraction with dioxane to the removal of lignin and obtention of cellulose (and hemicellulose). The adsorbents used in this work were characterized by thermal analysis, infrared spectroscopy and X-ray diffraction, and the results showed that occurred the acid activation of the clay and partial removal of the lignin from sugar cane fiber. The evaluation of the adsorbent capacity of the BTX in bentonite, acid bentonite, cellulose and sugar cane fiber, was performed in solvent with different proportions ethanol/water. The adsorbent and adsorbate were in contact in the suspension, then they were centrifuged and after, proceeded to the read of the supernatant by UV and fluorescence The adsorption isotherms and calculation of free energies of adsorption allowed a preliminary characterization of the systems that showed favorable adsorption. Through the application of the mathematical models, Langmuir, Freundlich and DRK, to the isotherms, was possible to better understand the mechanism of adsorption in each case, considering the solvent system, the adsorbent and the adsorbate. The application of mathematical models to kinetic studies in aqueous phase, describe adsorption... (Complete abstract click electronic access below)