Avaliação termodinâmica e cinética de um processo de adsorção de benzeno e tolueno em biocarvão versus carvão ativado

Abstract

O estudo analisou a eficiência adsortiva em benzeno e tolueno em função da temperatura de um biocarvão em comparação com um carvão ativado comercial. O biocarvão foi produzido a partir de biomassa, um material abundante no Brasil devido à intensa atividade agrícola. Dessa forma, o uso da biomassa para produção de biocarvão surge como uma alternativa importante, especialmente considerando que questões ambientais são amplamente discutidas e a busca por soluções sustentáveis é cada vez mais incentivada. O benzeno e o tolueno, utilizados como adsorvatos no processo adsortivo, são compostos presentes nos efluentes da Indústria do petróleo, juntamente com outros compostos aromáticos denominados BTX, que são altamente prejudiciais à saúde humana. O biocarvão utilizado não foi ativado quimicamente, visando uma análise inicial de sua eficiência. O objetivo do estudo foi analisar a adsorção de benzeno e tolueno, separadamente comparando o biocarvão, obtido de produto de um processo de pirólise com um carvão ativado comercial, e um carvão ativado de origem comercial. Para o estudo cinético de adsorção, foram realizados uma série de experimentos em duplicata, em que várias amostras de mesma concentração dos analitos (benzeno 350 mg.L-1 e tolueno 200 mg.L-1), e mesma massa de carvão versus volume da solução (0,05 g e 0,1 L), foram submetidas a diferentes tempos de adsorção, em experimentos individualizados para cada intervalo. Para o estudo de equilíbrio-termodinâmico foi utilizado a mesma relação massa/volume do estudo cinético para as seguintes temperaturas: 15°C, 25°C e 35°C. Os resultados mostraram que a cinética adsortiva se ajustou ao modelo de pseudoprimeira ordem, e a isoterma de equilíbrio de Freundlich confirmou o deslocamento do equilíbrio para o sentido dessortivo quando do aumento da temperatura. As capacidades máximas de adsorção, determinadas pela Isoterma de Langmuir, a 15°C, foram 5,6 mol.kg-1 para o benzeno e 3,5 mol.kg-1 para o tolueno, no carvão comercial; e 3,8 mol.kg-1 para o benzeno e 3,7 mol.kg-1 para o tolueno, no biocarvão. Apesar da diferença significativa entre os carvões, é importante destacar que o biocarvão ainda não foi ativado, o que poderia aumentar sua área superficial e dotar sua superfície com espécies químicas atrativas para a remoção de hidrocarbonetos, encorajando a continuação da pesquisa.