Sondagem molecular da superfície de biocarvões de casca de café modificados com óxido de grafeno e boro

Abstract

Os biocarvões são materiais versáteis com elevado potencial para ajudar na resolução de alguns problemas ambientais. Entretanto, são materiais complexos e que necessitam de estudos detalhados sobre a forma como atuam no ambiente, principalmente no que se refere às capacidades adsortivas deles. Este trabalho, portanto, teve como intuito avaliar as características adsortivas de biocarvões de casca de café modificados com óxido de grafeno e boro (BCOG) em diferentes temperaturas de pirólise (400, 500, 750 e 900°C), frente as moléculas de dicumarol e 4-hidroxicumarina, que atuaram como moléculas sonda para avaliação da capacidade adsortiva dos materiais investigados. Estudos de equilíbrio de adsorção das moléculas foram realizados avaliando-se o efeito do pH e da força iônica do meio. Os resultados mostraram que a mudança estrutural do biocarvão associada à temperatura de pirólise teve mais influência sobre a capacidade adsortiva dos biocarvões do que as forças eletrostáticas envolvidas. A adsorção do dicumarol foi 5 vezes maior em relação a 4-hidroxicumarina para os biocarvões obtidos nas maiores temperaturas de pirólise, indicando papel importante de interações hidrofóbicas para o processo adsortivo. A análise das isotermas de adsorção de 4-hidroxicumarina mostraram que a capacidade de adsorção aumentou na ordem BCOG400 ≈ BCOG500 > BCOG750 ≈ BCOG900 em baixas concentrações de equilíbrio, sendo que para as concentrações de equilíbrio mais altas, o BCOG400 mostrou uma maior capacidade adsortiva.

Biochars are materials with a high potential to help in the solving of some environmental problems. However, they are complex materials that need thorough studies to evaluate how they work in nature, especially when it comes to their absorbing capabilities. That is why this study was aimed to evaluate the absorbing characteristics of coffee husk biochars modified with graphene oxide and boron (BCOG) put in different pyrolysis temperatures (400, 550, 700, 900°C), regarding molecules of dicumarol and 4-hydroxycoumarin that acted like guideline molecules to evaluate the absorbing capabilities of the materials studied. Balance tests on molecule’s absorption were held evaluating the effect of environment’s ph. and ionic strength. The results showed that the biochar’s structural transformation associated to the pyrolysis temperature has more influence over absorbing capabilities than the electrostatic forces in the system. The dicumarol absorption was 5 times bigger than the 4- hydroxycoumarin for biochars obtained in higher pyrolysis temperature, showing the importance of hydrophobic interactions to the absorbing process. At last, the analysis of 4- hydroxycoumarin absorption isotherms informed that the absorption capability increases following the order BCOG400 ≈ BCOG500 > BCOG750 > BCOG900 in low equilibrium concentrations, being that for higher equilibrium concentrations BCOG400 showed greater absorbing capability.