Porosity enhancement of spherical activated carbon: Influence and optimization of hydrothermal synthesis conditions using response surface methodology
2018
Neste trabalho, carvões ativados esféricos (CAEs) foram sintetizados a partir de carvões esféricos (CEs) obtidos por tratamento de carbonização hidrotérmica da sacarose e subsequente ativação com CO₂ . Os efeitos das condições de síntese dos CEs (temperatura, tempo e concentração de sacarose) sobre os valores da área superficial BET ( SBET) dos CAEs obtidos foram investigados e otimizados pela metodologia de superfície de resposta (MSR) baseada no planejamento composto central rotacional (PCCR). As condições ótimas encontradas foram: temperatura de 194 °C, tempo de carbonização hidrotérmica de 1197 min e concentração de sacarose de 0,85 mol L⁻¹ . A otimização realizada pelo PCCR em conjunto com a MSR permitiu a obtenção de CAEs com alta área superficial em um único experimento, economizando tempo, energia e precursor. Demonstramos que não é necessário realizar a carbonização hidrotérmica por mais de 24 h, prática comum em estudos similares, uma vez que a temperatura e a concentração de sacarose têm maior influência na área superficial do CAE. A caracterização do carvão ativado esférico obtido nas condições otimizadas (SAC op ) foi realizada por microscopia eletrônica de varredura, fisissorção de N₂, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, difração de raios X, espectroscopia Raman e análise termogravimétrica. O SAC op apresentou esferas com diâmetro médio de 3,0 μm, área superficial BET de 10¹² m² g⁻¹ , superfície hidrofílica , estrutura amorfa e boa estabilidade térmica.