Obtenção de sílica a partir de cinzas de resíduo de cana-de-açúcar por processo sol-gel e aplicação na remoção de corante

Abstract

RESUMOCARVALHO, F. B, Obtenção de sílica a partir de cinzas de resíduo de cana-deaçúcar por processo sol-gel e aplicação na remoção de corante. 2023. 80 p. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) -Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares -IPEN-CNEN/SP. São Paulo.O Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar do mundo. Na safra 2021/2022, o país produziu aproximadamente 576 milhões de toneladas de cana-de-açúcar. Durante o processamento da cana milhões de toneladas de bagaço de cana-de-açúcar são gerados, os quais são então queimados, produzindo cinzas. Neste trabalho foi realizada a síntese de sílica obtida a partir de cinzas de resíduo de cana-de-açúcar utilizando o método de fusão alcalina seguida de precipitação ácida. Os seguintes parâmetros que afetam a eficiência da síntese foram avaliados: relação de cinzas e NaOH, temperatura e tempo de fusão, tempo de refluxo, ácido usado na precipitação (tipo e concentração) e pH de gelificação. As amostras de sílica foram caracterizadas pela composição mineralógica (difração de raios-X), composição química (EDX), umidade, densidade aparente e pH, entre outras. A partir do planejamento fatorial 2 n foi possível identificar que a relação de cinzas e NaOH foi o fator com maior influencia no rendimento da síntese da sílica. O rendimento da sílica foi usado para determinação das condições otimizadas da síntese que foram as seguintes: relação cinzas: NaOH = 1:2 em massa; temperatura de fusão = 300°C; tempo de fusão = 30 min; tempo de refluxo = 1 h e ácido sulfúrico 8 mol L -1 com pH final do gel igual a 8. A sílica preparada nas condições otimizadas foi usada na remoção de azul de metileno e cristal violeta de solução aquosa. Os modelos de Langmuir, Freundlich e Tekmin foram utilizados para se estabelecer as isotermas de adsorção, segundo as quais se pode concluir que o modelo de Freundlich foi o mais adequado para o azul de metileno, sugerindo a formação de multicamadas de material adsorvido e o modelo de Tekmin foi o mais apropriado para o cristal violeta, sugerindo a formação de uma monocamada de material adsorvido. A capacidade máxima de adsorção, segundo modelo de Langmuir, foi de 108,4 mg•g -1 para o azul de metileno e 102,0 mg•g -1 para o cristal violeta.