Obtenção, caracterização e aplicação de adsorvente a partir de pirólise dos resíduos têxteis provenientes do processo de felpagem da indústria têxtil

Abstract

O setor têxtil é um dos que possui maior potencial de geração de resíduos e de impactos ambientais, desde a geração de efluentes líquidos até os resíduos sólidos gerados no processo e pós-consumo. O processo de adsorção é uma das alternativas de tratamento que vem ganhando importância na indústria têxtil na remoção de corantes de efluentes industriais. Em paralelo, a responsabilidade socioambiental com os resíduos sólidos traz a necessidade de reciclá-los em subprodutos com possível geração de fonte de renda secundária. Neste trabalho, aplicaram-se técnicas para a preparação de adsorvente a partir de pirólise e ativação química em resíduos têxteis de algodão provenientes do processo de felpagem têxtil para obter ganhos sustentáveis como alternativa de matéria-prima no tratamento de efluentes e redução nas disposições em aterros sanitários. A preparação do adsorvente envolveu o tratamento térmico por pirólise a 500 °C, tempo de 70 min e tratamento químico com K2CO3. A amostra obtida foi caracterizada por análises físico-químicas, Análise Termogravimétrica (TGA), Análises texturais (BET), Ponto de Carga Zero (pHPCZ) e determinação de grupos funcionais por Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR). As amostras foram submetidas a ensaios de adsorção com corante Reactive Red 198 (RR198), cujos resultados indicaram que o processo de ativação química é fundamental para aumentar a eficiência de adsorção. A capacidade de adsorção para o adsorvente ativado com K2CO3 foi 8,05 mg.g-¹, apresentou estrutura porosa, alcançando 313,60 m².g-1 de área de superfície e características ácidas, com pHPCZ = 4,4. Os ensaios cinéticos indicaram que a maior parte do corante é adsorvida nos primeiros 270 min de adsorção. O ajuste aos modelos cinéticos indica que a etapa limitante do processo é a difusão no poro e a adsorção na superfície. O ajuste aos modelos de equilíbrio de Langmuir indica a formação de monocamada. A adsorção é do tipo física e exotérmica. O adsorvente preparado representa uma excelente alternativa de reutilização do resíduo e possui características físico-químicas necessárias para adsorver o corante têxtil RR198, a fim de ser aplicado na remoção de corantes têxteis em tratamento de efluentes, diminuindo consequentemente custos com tratamento de efluentes e disposição de resíduos sólidos.

Abstract: The textile sector is one of those with the greatest potential for generating solid waste and environmental impacts, from the generation of liquid effluents to solid waste generated in the process and post-consumption. The adsorption process is one of the treatment alternatives that has been gaining importance in the textile industry for removing dyes from industrial effluents. In parallel, social and environmental responsibility with solid waste brings the need to recycle them into by-products with possible generation of secondary income. In this work, techniques were applied for the preparation of an adsorbent from pyrolysis and chemical activation on cotton textile waste from the textile plush process to obtain sustainable gains as an alternative raw material in the treatment of effluents and reduction in landfill disposal. The preparation of the adsorbent involved thermal treatment by pyrolysis at 500 °C, time of 70 min and chemical treatment with K2CO3. The sample will be characterized by physicochemical analysis, thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy, textural analysis, zero charge point and determination of functional groups by infrared spectroscopy with Fourier transform. The sample obtained will also be submitted to adsorption tests with dye Reactive Red 198 (RR198), whose results indicated that the chemical activation process is essential to increase the adsorption efficiency. The adsorption capacity for the adsorbent activated with K2CO3 was 8,05 mg.g-¹, it presented a porous structure, reaching 313,60 m².g-1 of surface area and acidic characteristics, with pHpcz = 4,4. The kinetic tests indicated that most of the dye is adsorbed in the first 270 min of adsorption. Fitting to kinetic models indicates that the limiting step of the process is pore diffusion and surface adsorption. Fitting to Langmuir equilibrium models indicates monolayer formation. Adsorption is physical and exothermic. The prepared adsorbent represents an excellent alternative for the reuse of waste and has physicochemical characteristics necessary to adsorb the textile dye RR198, in order to be applied in the removal of textile dyes in effluent treatment, consequently decreasing costs with effluent treatment and solid waste disposal.