Síntese de zeólitas potássicas a partir de cinzas de casca de arroz utilizando água de abastecimento público e reagentes comerciais

Abstract

O arroz é um dos principais alimentos da cesta básica mundial. Este produto é consumido em todos os países do mundo e tem como principal resíduo do seu beneficiamento a geração de casca do arroz. A casca de arroz corresponde a aproximadamente 20% do volume de arroz produzido, logo 1/5 desta produção é considerada resíduo industrial. Este subproduto da produção de arroz comumente é queimado para geração de energia para o funcionamento da própria indústria. Porém, após ser queimado, este resíduo originará um novo subproduto: a cinza de casca de arroz. Na maioria dos casos, esta cinza não é destinada corretamente, o que gera grandes impactos ambientais. Uma vez que o Brasil produz em média 11 milhões de toneladas de arroz por ano, pode-se inferir que são produzidas em torno de 2,5 milhões de toneladas de casca de arroz por ano, quantidade esta que após queimada originará o subproduto que será utilizado como matéria prima no presente estudo. Neste contexto, este trabalho visa a produção de zeólitas potássicas utilizando cinzas de casca de arroz, através do método hidrotérmico clássico. Com esta aplicação torna-se possível agregar valor a este subproduto da indústria arrozeira. Neste estudo, a síntese de zeólitas foi efetuada em reatores de bancada utilizando-se KOH como álcali em três diferentes temperaturas (125, 150 e 175 °C) e em três diferentes tempos de reação (8, 16 e 24 horas). Para todos os ensaios utilizou-se a mesma concentração de KOH de 5M. A razão solução/cinzas utilizada foi de 2 mL g-1. Considerando constantes as demais condições, as variáveis estudadas neste trabalho foram o tempo e a temperatura de reação. Os materiais sintetizados e a cinza precursora foram caracterizados por Espectrometria de Fluorescência de Raios-X (FRX), Difratometria de raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Área Superficial Específica (BET) e Diâmetros de poros (BJH). Através dos ensaios verificou-se que é viável produzir zeólitas a partir de cinzas de casca de arroz, utilizando-se água potável de abastecimento público e KOH comercial. Neste estudo, foram identificadas as espécies zeolíticas Analcima, Chabazita-K, Merlinoita e Sodalita.

Rice is one of the main foods in the world's basic food basket. This product is consumed in all the countries of the world and has as main residue of its beneficiation the generation of rice husk. The rice husk corresponds to approximately 25% of the volume of rice produced, so 1/5 of this production is considered as industrial waste. This byproduct of rice generation is commonly burned for power generation for the operation of the industry itself. However, after being burned, this residue will give rise to a new by-product: rice husk ash. In most cases, this ash is not intended correctly, which generates large environmental impacts. Since Brazil produces an average of 11 millions tons of rice per year, it can be inferred that about 2,5 millions tons of rice hull are produced per year, which after burning will produce the by-product that will be used as raw material in the present study. In this context, this work aims to produce zeolites use of the rice hull ash through the classic hydrothermal method, using. With this application it becomes possible to add value to this by-product of the rice industry. In this study, the synthesis of zeolites was carried out in bench reactors using KOH as alkali at three different temperatures (125, 150 and 175° C) and in three different reaction times (8, 16 and 24 hours). For all assays the same concentration of 5M KOH was used. The solution / ash ratio used was 2 mLg-1. Considering constant the other conditions, the variables studied in this study were the time and the reaction temperature. The X-Ray Fluorescence Spectrometry (XRF), X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Surface Area Specific (BET) and Volume and Pore diameter (BJH). Through the tests it has been found that it is feasible to produce zeolites using drinking water and commercial KOH. In this study, the zeolite species Analcima, Chabazita-K, Merlinoite and Sodalite were identified.