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Título: Síntese e caracterização do carvão ativado obtido da frutífera de maracujá
Autor: Melo Júnior, Sebastião Batista de
Endereco Lattes do autor: http://lattes.cnpq.br/8946175932671037
Orientador: Barros, Ivoneide de Carvalho Lopes
Endereco Lattes do orientador : http://lattes.cnpq.br/5272867419216787
Palavras-chave: Maracujá;Biomassa;Biocarvão;Carvão ativado
Data do documento: 26-Fev-2024
Citação: MELO JÚNIOR, Sebastião Batista de. Síntese e caracterização do carvão ativado obtido da frutífera de maracujá. 2024. 57 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Química) - Departamento de Química, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife, 2024.
Abstract: The northeast of Brazil is one of the largest producers of passion fruit and produces a large amount of waste as a by-product of its activities, which has no defined destination. The accumulation of this waste without specific application causes an environmental problem, such as the fruit waste not used by pulp industries. We therefore proposed using this waste to produce biochar through the process of thermal degradation of organic matter, known as pyrolysis. After chemically activating the biochar, this material has greater chemical and thermal stability. With this in mind, priority was given to studying the properties of activated carbons from the residual biomass of passion fruit trees obtained via incipient impregnation using H3PO4 and ZnCl2. The coals were prepared from treated residual biomass (CAM/H3PO4 and CAM/ZnCl2) and the biochar precursor obtained from biomass pyrolysis (CAMB/H3PO4 and CAMB/ZnCl2). The physicochemical properties of the raw biomass, biochar and activated carbons were investigated using thermogravimetric analysis (TG/DTG), proximate analysis, infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), point of zero charge (PCZ) and surface area (BET). FTIR data from the activated carbons showed absorptions related to C=C stretching related to aromatic structures, with the acid-activated carbons showing absorptions of phosphorus and phosphocarbon compounds (hydrogen bonded to P=O; aromatic P-O-C, and P=OOH groups), as well as confirmation of a predominantly amorphous or disordered structure identified by XRD. Thermal analysis (TG/DTG) showed that the biochar and charcoal samples activated with H3PO4 and ZnCl2 had good thermal stability. The results of the immediate analysis showed a higher content of volatile materials (72%) in the passion fruit biomass compared to the passion fruit biochar (PM) and the coals activated with ZnCl2 and H3PO4 (< 10%). The pyrolyzed materials (CAMB/H3PO4 and CAMB/ZnCl2) showed a higher percentage of fixed carbon and ash, which is to be expected given that they are materials that have undergone the carbonization process. For the coals activated with ZnCl2 and H3PO4, the zero charge point results were 3.02 and 6.42, respectively. Finally, the characterization of the surface area of each sample revealed that CAMB/H3PO4, CAM/H3PO4 and CAMB/ZnCl2 did not develop considerable porosity, with the exception of CAM/ZnCl2, which showed a surface area of 713m2.
Resumo: O Nordeste brasileiro é um dos maiores produtores de frutífera de maracujá, produzindo grande quantidade de resíduos como subproduto de suas atividades, os quais não tem destinação definida. O acúmulo desses resíduos sem aplicação específica causa um problema ambiental, como os restos de frutas não utilizados pelas indústrias de polpas. Assim, foi proposto o aproveitamento desses resíduos para produção de biocarvão através do processo de degradação térmica da matéria orgânica, chamado de pirolise. Depois de ativar quimicamente o biocarvão, este material se mostra com maior estabilidade química e térmica. Nesse sentido, foi priorizado o estudo das propriedades dos carvões ativados provenientes da biomassa residual de frutífera de maracujá obtidos via impregnação incipiente utilizando H3PO4 e ZnCl2. Os carvões foram preparados a partir da biomassa residual tratada (CAM/H3PO4 e CAM/ZnCl2) e do precursor biocarvão obtido da pirólise da biomassa (CAMB/H3PO4 e CAMB/ZnCl2). As propriedades físico-químicas da biomassa in natura, biocarvão e dos carvões ativados foram investigadas por meio de análise termogravimétrica (TG/DTG), análise imediata, espectroscopia de infravermelho (FTIR), difração de raios-X (DRX), ponto de carga zero (PCZ) e área superficial (BET). Dados de FTIR dos carvões ativados apresentaram absorções relacionadas ao estiramento C=C relacionados a estruturas aromáticas, sendo que os carvões ativados com ácido mostraram absorções de fósforo e de compostos fosfocarbonáceos (hidrogênio ligado a grupos P=O; P-O-C aromáticos, e P=OOH), além da confirmação de uma estrutura predominantemente amorfa ou desordenada identificada por DRX. A análise térmica (TG/DTG), apontou que as amostras de biocarvão e carvões ativados com H3PO4 e ZnCl2 apresentaram boa estabilidade térmica. Nos resultados da análise imediata foram encontrados um maior teor de materiais voláteis (72%) na biomassa de maracujá se comparado com biocarvão de maracujá (BM) e os carvões ativados com ZnCl2 e H3PO4 (< 10%). Os materiais pirolisados (CAMB/H3PO4 e CAMB/ZnCl2) apresentaram maior percentual de carbono fixo e cinzas, o que é esperado visto que são materiais que passaram pelo processo de carbonização. Para os carvões ativados com ZnCl2 e H3PO4, os resultados do ponto de carga zero foram, respectivamente 3,02 e 6,42. Finalmente, a caracterização da área superficial de cada amostra revelou que CAMB/H3PO4, CAM/H3PO4 e CAMB/ZnCl2 não desenvolveram porosidade considerável, com exceção do CAM/ZnCl2, que mostrou uma área superficial de 713m2.
URI: https://repository.ufrpe.br/handle/123456789/5760
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