Estudo da adsorção de Cd(II) e Ni(II) em biocarvões produzidos a partir de casca de café.

Abstract

As intensas atividades antropogênicas, especialmente aquelas associadas aos processos de mineração, têm intensificado os problemas com relação à presença de metais tóxicos no ambiente. Nesse contexto, a adsorção utilizando biocarvões tem sido proposta como tecnologia inovadora para a remoção desses contaminantes de diferentes matrizes ambientais. Neste trabalho foi estudada a adsorção de íons Cd(II) e Ni(II) em biocarvões produzidos a partir de casca de café em temperaturas finais de pirólise de 400, 500, 750 e 900 °C, designados BC400, BC500, BC750 e BC900, respectivamente. Os biocarvões foram caracterizados por meio de análises de ponto de carga zero (PCZ), FTIR, área superficial específica e número de grupos ácidos e básicos. As propriedades dos biocarvões foram relacionadas com suas capacidades de adsorção para os íons avaliados. Os efeitos da temperatura de pirólise, do pH da solução e da concentração inicial de adsorvato sobre a quantidade de íons metálicos adsorvida foram investigados. Isotermas de adsorção foram analisadas usando os modelos de Langmuir, Freundlich e Dubinin-Radushkevich. O aumento da temperatura de pirólise do biocarvão levou a um aumento na sua área superficial específica e promoveu a perda de grupos funcionais ácidos e básicos na sua superfície. Análise de FTIR indicou a presença de grupos –OH, –COOH e –SO3H na superfície da casca de café in natura, bem como uma perda crescente desses grupos nos biocarvões com o aumento da temperatura de pirólise. Biocarvões com temperaturas de pirólise menores e pH da solução mais elevado promoveram maiores quantidades adsorvidas dos metais, associado principalmente à interações eletrostáticas atrativas entre sítios de carga negativa na superfície do biocarvão e os metais de carga positiva. As quantidades máximas de adsorção foram obtidas para o BC400 em pH 5,0, com quantidades adsorvidas de 33,03 e 25,48 mg/g para Cd(II) e Ni(II), respectivamente. O modelo de Freundlich se ajustou melhor à maioria das isotermas, sugerindo quem os sítios de adsorção na superfície dos biocarvões são distintos. Além de enfatizar o potencial de biocarvões de casca de café como potenciais adsorventes para a remoção de metais de matrizes aquosas, nossos resultados alimentam uma base de dados importantes para compreensão do VI comportamento de adsorção de solutos diversos sobre biocarvões, os quais fundamentam a aplicação destes materiais em diferentes áreas.