Adsorção de Fenol de Solução Aquosa em Carbono Ativado Comercia

Resumo

A água é um recurso natural essencial e finito, e sua disponibilidade está ameaçada pela crescente degradação ambiental, particularmente devido às atividades industriais e à urbanização, que geram grandes volumes de resíduos sólidos e efluentes líquidos. Entre os contaminantes de destaque nos efluentes industriais estão os compostos fenólicos, frequentemente utilizados em refinarias, petroquímicas, farmacêuticas, têxteis e indústrias de tintas e polímeros. Esses compostos são tóxicos e muitos são carcinogênicos. Sua presença, mesmo em baixas concentrações, impacta negativamente o cheiro e o sabor da água, além de prejudicar o reúso, tornando essencial o seu controle. Devido à sua toxicidade para humanos e organismos aquáticos, os níveis de fenóis em efluentes são regulamentados, sendo o limite de 0,5 mg/L em efluentes e de 0,003 mg/L para águas de classe 1, conforme a Resolução CONAMA 430/2011 e 357/2005, respectivamente. No entanto, métodos convencionais de tratamento de água são pouco eficazes na remoção de fenol, levando à busca por tecnologias alternativas, como precipitação, coagulação, floculação, tratamento biológico, troca iônica, osmose reversa e, especialmente, a adsorção. Dentre estas, a adsorção em carbono ativado destaca-se por ser um método de baixo custo, fácil aplicação e de alta eficiência. Este estudo visa avaliar a adsorção de fenol utilizando o carbono ativado comercial Norit RB4 (Cabot Corporation, EUA), caracterizado por uma área de superfície específica de 907 m²/g e um volume de microporos de 0,37 cm³/g. Utilizou-se fenol líquido com 90% de pureza, água deionizada e equipamentos como estufa, balança analítica, incubadora com agitador e espectrofotômetro para as análises de concentração de fenol após o processo de adsorção. A capacidade de adsorção foi avaliada a partir de isotermas de adsorção a 298,15, 313,15 e 328,15 K, ajustadas pelo modelo de Langmuir, e os parâmetros termodinâmicos foram determinados pela equação de van’t Hoff. Em cada experimento, 0,025 g de carbono foram adicionados a soluções de fenol de diferentes concentrações (10 a 500 ppm) e mantidos sob agitação por 2 horas até atingir o equilíbrio. As amostras foram então filtradas e analisadas quanto à concentração final de fenol. Os dados experimentais permitiram a construção das isotermas de adsorção, ajustadas pela equação de Langmuir, e a determinação dos parâmetros termodinâmicos por meio da equação de van't Hoff. Observou-se que a quantidade de fenol adsorvida diminui com o aumento da temperatura, com capacidades máximas de adsorção de 151,34 mg/g a 298,15 K, 133,45 mg/g a 313,15 K, e 123,87 mg/g a 328,15 K, sugerindo um processo de adsorção física. A entalpia padrão calculada (∆H° = -11,071 kJ/mol) indica que o processo é exotérmico e ocorre por forças de van der Waals, características de uma adsorção física. Além disso, os valores negativos da energia livre de Gibbs (∆G° = -3,3928 a -2,6201 kJ/mol) indicam que a adsorção é espontânea em todas as temperaturas testadas. Com base nos dados experimentais e nos parâmetros calculados, conclui-se que o carbono ativado Norit RB4 é eficaz na remoção de fenol de soluções aquosas, destacando-se como um material promissor para tratamento de águas e efluentes contendo compostos fenólicos.