Avaliação do potencial de aplicação de biochar para remoção de metais e bisfenol A em sistemas aquosos

Abstract

Biochar (BC) produced from residues of local crops can be used as an alternative adsorbent for trace metals removal from water and effluents. In this study, the efficiency of BC from sugarcane bagasse (SB) produced at different pyrolysis temperatures (300, 400, 500 and 600 °C) in removal of trace metals (Cd, Pb; Cu; Cr, Ni and Zn) and bisphenol A was assessed. In addition, a commercially activated carbon was also used for comparison purposes. All BC were characterised using Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transformation Infrared (FTIR) and pyrolysis coupled to Gas Chromatography with Mass Spectrometry (Py-GC-MS). The adsorption capacity of the BC was evaluated at different pH and mass. The BPA results showed that the biochar had the best pH performance of 5.74, with a maximum adsorption of 88.89%. Regarding the metal ions, the biochar presented the best performance between pH 4 – 5.5 and the adsorbent mass with highest removal was 0.5 g. The maximal adsorption (Cd (II) – 51.49%, Cr (III) – 74.34%, Cu (II) – 91.97%, Ni (II) – 47.08, Pb (II) – 96.02% and Zn (II) – 40.56%) was observed for BC produced at 500 °C, probably due to the higher porosity of the material and functional groups observed in SEM, FTIR and Py-GC-MS analyses. The pseudo-second order and the Freundlich models were better fitted to the experimental data for both BPA and metal ions. Biochar produced from pyrolysis of sugarcane bagasse is a promising adsorbent for the simultaneous removal of BPA and trace metals from aqueous solutions.

Biochar (BC) produzido a partir de resíduos de culturas locais pode ser utilizado como um adsorvente alternativo para remoção de metais residuais de águas e efluentes. Neste estudo, avaliou-se a eficiência do biochar do bagaço de cana-de-açúcar produzido em diferentes temperaturas de pirólise (300, 400, 500 e 600 ° C) na remoção de metais traço (Cd, Pb; Cu; Cr, Ni e Zn) e bisfenol A. Além disso, o carvão ativo comercial também foi usado para fins de comparação. Todos os biochars foram caracterizados utilizando Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Infravermelho de Transformação de Fourier (FTIR) e pirólise acoplada a Cromatografia Gasosa com Espectrometria de Massa (Py-GC-MS). A capacidade de adsorção do BC foi avaliada em diferentes pH e massa. Os resultados referentes ao BPA mostraram que o biochar apresentou o melhor desempenho em pH igual a 5,74, com adsorção máxima de 88,89%. Já com relação aos íons metálicos, o biochar apresentou o melhor desempenho entre pH 4 - 5,5 e a massa adsorvente com maior remoção foi de 0,5 g. A adsorção máxima (Cd (II) - 51,49%, Cr (III) - 74,34%, Cu (II) - 91,97%, Ni (II) - 47,08, Pb (II) - 96,02% e Zn (II) - 40,56% ) foi observada para o biochar produzido a 500 ° C, provavelmente devido à maior porosidade do material e grupos funcionais observados nas análises de MEV, FTIR e Py-GC-MS. A pseudo-segunda ordem e os modelos de Freundlich ajustaram-se melhor aos dados experimentais tanto para o BPA, quanto para os íons metálicos. O biochar produzido a partir da pirólise do bagaço de canade- açucar é um adsorvente promissor para a remoção simultânea de BPA e metais vestigiais de soluções aquosas.