Remoção de Cr (VI) de efluentes sintéticos usando hidrocarvão de sementes residuais de açaí (<i>Euterpe precatoria</i> Mart.) como biossorvente de baixo custo

SANTOS, Railane Inácio Lira dos; SOUTO, Luís Fernando Lira; MORAES, Nathiely Andrade de; MENDES, Ana Clara de Sousa; ARAÚJO, Naelly Nayllén Alves; FREITAS, Flávio Augusto de

doi:10.1590/1809-4392202403143

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MATERIALS TECHNOLOGY | ORIGINAL ARTICLE • Acta Amaz. 55 • 2025 • https://doi.org/10.1590/1809-4392202403143 linkcopiar

Remoção de Cr (VI) de efluentes sintéticos usando hidrocarvão de sementes residuais de açaí (Euterpe precatoria Mart.) como biossorvente de baixo custo

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

RESUMO

Cromo (Cr) é um contaminante comum em ecossistemas aquáticos, e na sua forma hexavalente (Cr (VI)) pode causar sérios riscos à saúde humana. Este estudo utilizou resíduos de açaí para preparar um novo hidrochar (AWR) para remoção de Cr (VI). O AWR foi caracterizado por titulação de Boehm, ponto de carga zero, espectroscopia de infravermelho, análise termogravimétrica, medição de área de superfície específica, microscopia eletrônica de varredura e análise elementar. Um planejamento fatorial 2³ examinou a influência de fatores-chave (pH, massa de hidrochar e concentração de Cr (VI)). Os resultados mostraram que grupos funcionais ácidos predominam na superfície do AWR. Sob condições ótimas (pH = 2, massa de hidrochar = 0,150 mg e concentração da solução = 150 mg L⁻¹), a remoção de Cr (VI) excedeu 96% com capacidade máxima de adsorção (Qmax) = 20,60 mg g⁻¹ a 35°C. A cinética de adsorção seguiu um modelo de pseudo-segunda ordem, e a isoterma de Tenkin descreveu melhor os dados. A análise termodinâmica indicou que a adsorção de Cr (VI) é espontânea e endotérmica. Este estudo demonstrou que o AWR é um adsorvente novo, eficaz e econômico para a remoção de Cr (VI) de ambientes aquosos.

Palavras-chave:
Biomassa residual; metais pesados; adsorvente; carbonização hidrotérmica

Parameter	Level
Parameter	-1	+1
pH	2.0	10.0
Hydrochar mass (mg)	0.050	0.150
Concentration of K₂Cr₂O₇ (mg/L)	50	150

Elemental composition (%)
N	2.08
C	65.21
H	6.60
O	26.08
Atomic ratio
H/C	0.01
O/C	0.53
Ash (%)	0.025
Surface area (m² g^-1)	18.90
Surface groups (mmol g^-1)
Carboxylic	0.045
Lactones	0.022
Phenolic	0.005
Total Acids	0.072
Total Basics	0.004

Tests	Random Order	pH	m(mg)	Conc. (ppm)	Removal (%)
1	1.1	2	50	0.05	99.91
2	6.1	10	50	0.15	54.21
3	8.1	10	150	0.15	7.66
4	2.1	10	50	0.05	33.36
5	7.1	2	150	0.15	99.56
6	5.1	2	50	0.15	99.91
7	3.1	2	150	0.05	96.07
8	4.1	10	150	0.05	66.24
9	8.2	10	150	0.15	9.91
10	3.2	2	150	0.05	95.62
11	1.2	2	50	0.05	99.91
12	6.2	10	50	0.15	54.21
13	4.2	10	150	0.05	66.24
14	2.2	10	50	0.05	25.02
15	7.2	2	150	0.15	99.68
16	5.2	2	50	0.15	99.91

Kinetic parameters
Pseudo-first order							Pseudo-second order
Qe (cal) (mg g^-1)			23.63				Qe (cal)(mg g^-1)			25.89
K₁ (min^-1)			0.01781				K₂ (g mg^-1 min^-1)			0.00093
R²			0.93				R²			0.99
							Qe(exp)(mg g^-1)			26.82
Isotherm Parameters
Langmuir					Freundlich				Temkin
TT (°C)	Q_{max (mg g)}	K_L(L/m)		R²	K _{f( L/g)}	1/nf	nf	R²	AT _{(L mg)}	B_(L/g)	b_T	R²
25	17.33	0.65		0.59	8.49	0.2	5.04	0.95	137.93	1.97	1258.2	0.88
35	20.60	0.93		0.94	10.20	0.25	4.06	0.96	15.85	3.63	705.8	0.96
45	22.95	18.84		0.34	20.06	0.15	6.59	0.51	2218.23	2.68	986.9	0.50

Adsorbent	Qmax (mg g-1)	References
AWR	20.60	This work
Magnetic-modified biochar from raw corncob	25.94	(Hoang et al. 2019)
ZnCl2 modified hydrochar	14.0	(Li et al. 2020)
AlCl3 modified hydrochar	12.3	(Li et al. (2020)
Pristine-modified hydrochar	9.22	(Nguyen et al. 2021)
Iron-modified hydrochar	14.33	(Nguyen et al. 2021)
Acid-modified poultry litter-derived hydrochar	26.2	(Ghanim et al. 2022)
Hydrochar from biomass of Eupatorium adenophorum spreng	7.76	(Wang et al. 2023c)
Hydrochar derived from coking sludge	19.92	(Zhong et al. 2023)

	Effects	Standard Error	t	p-value
Constant^a	69.2156	0.5406	128.024	1.55e-14
pH	-29.6094	0.5406	-54.767	1.37e-11
m	-3.5806	0.5406	-6.623	0.000165
Conc.	-1.5894	0.5406	-2.940	0.018716
pH x m	-4.5281	0.5406	-8.375	3.13e-05
pH x Conc.	-0.5044	0.5406	-0.933	0.378163b
m x Conc.	-9.8356	0.5406	-18.192	8.57e-08
pH x m x Conc.	-10.7831	0.5406	-19.945	4.16e-08

Temp. (K)	ΔG⁰ (J mol-1)	ΔH⁰ (kJ mol-1)	ΔS⁰ (J mol-1)	R²
298.15	-3623.165	115.506402	399.562526	0.9576
308.15	-7618.790
318.15	-11614.416

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[TFN1] Kinetics parameters: solution volume 40 mL, adsorbent mass 0.150 mg and chromium solution concentration of 150mg L⁻¹. Isotherm parameters. Conditions: pH = 2, m = 0.150 mg and Conc. = 150 mg L⁻¹, 120 min.