PURIFICAÇÃO ÁCIDO-BASE EXPERIMENTAL DE CASCAS DE ARROZ CARBONIZADAS: EXPLORANDO SUA EFICÁCIA NA ADSORÇÃO DE RESÍDUOS NÃO VALORIZADOS DA INDÚSTRIA DE ARROZ

Autores

DOI:

https://doi.org/10.15628/holos.2023.16309

Palavras-chave:

Carvão ativado, modificação, remoção, corante, azul de metileno

Resumo

A queima da casca de arroz produz sílica natural e gera um carvão com excelentes propriedades para adsorção de diferentes poluentes. O objetivo deste trabalho foi aprimorar as propriedades de adsorção desse resíduo carbonizado através de purificação ácida e básica. O carvão bruto (RC) foi modificado, primeiramente com HCl(aq.) e em seguida com NaOH(aq.), sendo re-nomeado MC. A eficiência foi investigada pela adsorção do corante azul de metileno (MB), considerando concentração 10 mg L-1, dosagem 0,05 g L-1, pH 6,7, e 120 min. A remoção de MB foi de 78% para RC e 97% para MC, com capacidades experimentais de 144,78 mg g-1 e 180,78 mg g-1, respectivamente. As cinéticas foram melhor ajustadas por Avrami (R2 0,99, erro <2,8%). As propriedades do carvão melhoraram com a modificação, apresentando estrutura mais porosa, maior área superficial e grupos funcionais que contribuíram para a adsorção, provando que métodos simples de purificação podem ser cruciais para a reutilização de resíduos.

 

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Biografia do Autor

Larissa Crestani, Universidade Federal de Santa Maria

Mestranda em Engenharia Química pela Universidade Federal de Santa Maria. Graduada em Engenharia Química pela Universidade de Passo Fundo.  Experiência em pesquisas relacionadas ao tratamento de águas residuais, remoção de contaminantes emergentes, adsorção, catálise, desenvolvimento de materiais (compósitos adsorventes, carvão ativado e catalisadores), pirólise e bioprocessos (fungos, bactérias, enzimas). Membro do Grupo de Pesquisa Engenharia de Processos Adsortivos e Catalíticos (ENGEPAC).

Danielli Martins Sanderi, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Mestranda em Engenharia, com especialização em Tecnologia Mineral, Tecnologia Ambiental e Metalurgia Extrativa pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul, o foco da pesquisa é o tratamento de água produzida em plataformas petrolíferas offshore, principalmente em colaboração com a Petrobras, no Laboratório de Tecnologia Mineral e Ambiental.  Experiência em pesquisa científica abrangendo temas como quitosana, adsorção e revestimento de fertilizantes, demonstrando um grande interesse em sustentabilidade e inovação, bem como um compromisso contínuo em contribuir para avanços nessas áreas.

Mestranda em Engenharia, com especialização em Tecnologia Mineral, Tecnologia Ambiental e Metalurgia Extrativa pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul, o foco da pesquisa é o tratamento de água produzida em plataformas petrolíferas offshore, principalmente em colaboração com a Petrobras, no Laboratório de Tecnologia Mineral e Ambiental.  Experiência em pesquisa científica abrangendo temas como quitosana, adsorção e revestimento de fertilizantes, demonstrando um grande interesse em sustentabilidade e inovação, bem como um compromisso contínuo em contribuir para avanços nessas áreas.

Yasmin Vieira, Universidade Federal de Santa Maria

Doutoranda em Físico-Química pela Universidade Federal de Santa Maria/UFSM. Licenciatura em Química (2018) e Mestrado em Físico-Química (2020). Dedicou-se nos últimos anos a compreender e desvendar os mecanismos que regem a eficiência dos processos catalíticos e adsortivos, sempre na perspectiva da termodinâmica estatística. Especialista em reações superficiais, interações interfaciais e elucidação de mecanismos de qualquer processo de remediação ambiental. Também se dedica no desenvolvimento de habilidades em cálculos de mecânica quântica, bem como em modelagem química avançada. Membro do Grupo de Pesquisa em Engenharia de Processos Adsortivos e Catalíticos (ENGEPAC), onde realiza pesquisas e a gestão geral do grupo e comunicação científica.

Guilherme Luiz Dotto, Universidade Federal de Santa Maria

Professor do Departamento de Engenharia Química da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). Membro permanente do programa de pós-graduação em Engenharia Química e também do programa de pós-graduação em Química. Os interesses de investigação centram-se nas seguintes áreas: fenômenos de transporte, operações unitárias, conversão termoquímica, tratamento de águas residuais, tratamentos físico-químicos de águas residuais e processos de separação. Especificamente, a principal investigação centra-se na adsorção/biossorção de contaminantes de soluções aquosas, preparação e caracterização de biomateriais e nanobiomateriais, tratamento de águas residuais, gestão de resíduos, pirólise e secagem. Atua como editor, membro do conselho editorial, parecerista e autor em diversos periódicos de destaque nessas áreas de pesquisa.

Referências

Ahmad, A., Khan, N., Giri, B. S., Chowdhary, P., & Chaturvedi, P. (2020). Removal of methylene blue dye using rice husk, cow dung and sludge biochar: Characterization, application, and kinetic studies. Bioresource technology, 306, 123202. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.123202

Asadi, H., Ghorbani, M., Rezaei-Rashti, M., Abrishamkesh, S., Amirahmadi, E., Chengrong, C., & Gorji, M. (2021). Application of rice husk biochar for achieving sustainable agriculture and environment. Rice Science, 28(4), 325-343. https://doi.org/10.1016/j.rsci.2021.05.004

Avrami, M. (1939). Kinetics of phase change I. General theory. The Journal of Chemical Physics, 7, 1103-1112.

Benjelloun, M., Miyah, Y., Evrendilek, G. A., Zerrouq, F., & Lairini, S. (2021). Recent advances in adsorption kinetic models: their application to dye types. Arabian Journal of Chemistry, 14(4), 103031. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2021.103031

Bhardwaj, A., Nag, S., Dahiya, A., Pandey, P., Arora, M., & Babu, J. N. (2022). Effect of pyrolysis temperature on mechanistic transformation for adsorption of methylene blue on leached rice‐straw biochar. CLEAN–Soil, Air, Water, 50(4), 2100108. https://doi.org/10.1002/clen.202100108

Bushra, B., & Remya, N. (2020). Biochar from pyrolysis of rice husk biomass—characteristics, modification and environmental application. Biomass Conversion and Biorefinery, 1-12. https://doi.org/10.1007/s13399-020-01092-3

Dada, A. O., Inyinbor, A. A., Tokula, B. E., Bello, O. S., & Pal, U. (2022). Preparation and characterization of rice husk activated carbon-supported zinc oxide nanocomposite (RHAC-ZnO-NC). Heliyon, 8(8), e10167. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e10167

Diehl, M., Silva, L. F., Schnorr, C., Netto, M. S., Bruckmann, F. S., & Dotto, G. L. (2023). Cassava bagasse as an alternative biosorbent to uptake methylene blue environmental pollutant from water. Environmental Science and Pollution Research, 30(18), 51920-51931. https://doi.org/ 10.1007/s11356-023-26006-4

Elovich, S. Y., & Larinov, O. G. (1962). Theory of adsorption from nonelectrolyte solutions on solid adsorbents. Russian Chemical Bulletin, 11, 191-197.

Goodman, B. A. (2020). Utilization of waste straw and husks from rice production: A review. Journal of Bioresources and Bioproducts, 5(3), 143-162. https://doi.org/10.1016/j.jobab.2020.07.001

Grabi, H., Ouakouak, A., Kadouche, S., Lemlikchi, W., Derridj, F., & Din, A. T. M. (2022). Mechanism and adsorptive performance of ash tree seeds as a novel biosorbent for the elimination of methylene blue dye from water media. Surfaces and Interfaces, 30, 101947. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2022.101947

Grefa, D. D. A., Sánchez, J. E. G., Sánchez, L. R. B., Alfonso, M. S. P., & Tagle, M. E. V. (2023). Rice husk ash as sorbent for solid phase extraction of diclofenac, ibuprofen and carboplatin residues from Waters. Microchemical Journal, 195, 109361. https://doi.org/10.1016/j.microc.2023.109361

Ho, Y.-S., & Mckay, G. (1999). Pseudo-second order model for sorption processes. Process Biochemistry, 34(5), 451–465. https://doi.org/10.1016/S0032-9592(98)00112-5

Ho, Y.-S., & Mckay, G. (2000). The kinetics of sorption of divalent metal ions onto sphagnum moss peat. Water Research, 34(3), 735-742. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(99)00232-8

Homagai, P. L., Poudel, R., Poudel, S., & Bhattarai, A. (2022). Adsorption and removal of crystal violet dye from aqueous solution by modified rice husk. Helyon, 8(4). https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e09261

Hossain, S. K. S., Mathur, L., & Roy, P. K. (2018). Rice husk/rice husk ash as an alternative source of silica in ceramics: A review. Journal of Asian Ceramic Societies, 6(4), 299-313. https://doi.org/10.1080/21870764.2018.1539210

Karam, D. S., Nagabovanalli, P., Rajoo, K. S., Ishak, C. F., Abdu, A., Rosli, Z., Muharam, F. M., & Zulperi, D. (2022). An overview on the preparation of rice husk biochar, factors affecting its properties, and its agriculture application. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 21(3), 149-159. https://doi.org/10.1016/j.jssas.2021.07.005

Lagergren, S. (1898). Zur Theorie der Sogenannten adsorption geloster stoffe. Kungliga Svenska Vetenskapsakademiens. Handlingar, 24(4), 1-39.

Lesbani, A., Siregar, P. M. S. B. N., Palapa, N. R., Taher, T., & Riyanti, F. (2021). Adsorptive Removal Methylene-Blue Using Zn/Al LDH Modified Rice Husk Biochar. Polish Journal of Environmental Studies, 30(4), 3117–3124. https://doi.org/10.15244/pjoes/130971

Motlagh, E. K., Sharifian, S., & Asasian-Kolur, N. (2021). Alkaline activating agents for activation of rice husk biochar and simultaneous bio-silica extraction. Bioresource Technology Reports, 16, 100853. https://doi.org/10.1016/j.biteb.2021.100853.

Pode, R. (2018). Potential applications of rice husk ash waste from rice husk biomass power plant. Renewable and Sustainable Energy Review, 53, 468–1485. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2015.09.051

Sah, M. K., Edbey, K., EL-Hashani, A., Almshety, S., Mauro, L., Alomar, T. S., AlMasoud, & N., Bhattarai, A. (2022). Exploring the Biosorption of Methylene Blue Dye onto Agricultural Products: A Critical Review. Separations, 9, 256. https://doi.org/10.3390/separations9090256

Samsalee, N., Meerasri, J., & Sothornvit, R., (2023). Rice husk nanocellulose: Extraction by high-pressure homogenization, chemical treatments and characterization. Carbohydrate Polymer Technologies and Applications, 6, 100353. https://doi.org/10.1016/j.carpta.2023.100353

Streit, A. F., Grassi, P., Drumm, F. C., Silva, L. F., Oliveira, M. L., Collazzo, G. C., Godinho, M., Perondi, D., & Dotto, G.L. (2023). Preparation of carbonaceous materials from flotation-sludge of the poultry industry and its application in the methylene blue adsorption. Environmental Science and Pollution Research, 1-13. https://doi.org/10.1007/s11356-023-27756-x

Tabassam, N., Mutahir, S., Khan, M. A., Khan, I. U., Habiba, U., & Refat, M. S. (2022). Facile synthesis of cinnamic acid sensitized rice husk biochar for removal of organic dyes from wastewaters: Batch experimental and theoretical studies. Materials Chemistry and Physics, 288, 126327. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2022.126327

Wang, K., Peng, N., Zhang, D., Zhou, H., Gu, J., Huang, J., Liu, C., Chen, Y., Liu, Y., & Sun, J., (2023). Efficient removal of methylene blue using Ca(OH)2 modified biochar derived from rice straw. Environmental Technology & Innovation, 31, 103145. https://doi.org/10.1016/j.eti.2023.103145

Wazir, A. H., Ullah, I., & Yaqoob, K. (2023). Chemically Activated Carbon Synthesized from Rice Husk for Adsorption of Methylene Blue in Polluted Water. Environmental Engineering Science, 40(8), 307-317. https://doi.org/10.1089/ees.2022.0373

Publicado

18/12/2023

Como Citar

Crestani, L., Martins Sanderi, D., Vieira, Y., & Luiz Dotto, G. (2023). PURIFICAÇÃO ÁCIDO-BASE EXPERIMENTAL DE CASCAS DE ARROZ CARBONIZADAS: EXPLORANDO SUA EFICÁCIA NA ADSORÇÃO DE RESÍDUOS NÃO VALORIZADOS DA INDÚSTRIA DE ARROZ. HOLOS, 5(39). https://doi.org/10.15628/holos.2023.16309

Edição

Seção

Dossiê - Sistemas Sustentáveis

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