O excesso de nitrato em ambientes aquáticos representa uma ameaça aos
ecossistemas e à saúde humana ao contribuir para a eutrofização, para a ocorrência
de metemoglobinemia grave (síndrome do bebê azul) e ser associada a formação de
nitrosaminas (cancerígenas). Visando a adsorção de nitrato em soluções aquosas, foi
proposto o preparo de adsorventes a partir das seguintes matérias primas: (1) Glicerol;
(2) Compósito argila/lodo de esgoto (LDE1-TechPhos). A matéria prima (1) foi
carbonizada hidrotermicamente na presença de H2SO4(l) (95-99%) e FeCl3(s), seguido
pela pirólise sob fluxo de N2(g) (ultrapuro) dando origem ao CG0. Os sólidos (1 – CG0)
e (2 - LDE1-TechPhos) foram submetidos a pirólise sob fluxo de NH3(g) (amonização)
sob diferentes temperaturas (T= 400, 600 ou 800 °C) e concentrações (NH3 30% e
5%), resultando em CG01-NH3-T e LDE1-NH3-T, respectivamente. O LDE1-TechPhos
apresentou baixo teor de carbono (11,2%) e grupos funcionais oxigenados com baixa
estabilidade térmica, levando a adsorventes (LDE1-NH3-T) com estrutura porosa
limitada (<34 m2/g) e sem capacidade de adsorção de nitrato. O CG0 apresentou alta
área superficial (652 m2/g), baixo teor de espécies de ferro (<1,1% de Fe), grupos
ácidos oxigenados (carboxílicos e sulfonados) e pHPCZ baixo (1,1). O CG0 não
apresentou capacidade de adsorção durante os testes preliminares, porém, a etapa
de amonização imprimiu capacidade de remoção nos carvões de glicerol (3,7-59,8%
de remoção) durante os testes preliminares (5,0 mg/L NO3 - ; dosagem = 1 g/L; 300 rpm
por 60 min; 23 °C; pH = 5,5). A 400 °C, a amonização do CG0 promoveu a inserção
grupos N2 (amino/imina/amida - 92,1%) e N1 (piridina - 7,9%) não elevando o pHPCZ.
A 600 °C os grupos N1 (piridina - 66,8%) foram predominantes, quando somados ao
N3 (pirrol/lactama/piridona/anilina – 30,7%) e N5 (Óxido de piridina – 2,5%) elevaram
o pHPCZ (3,2) deste sólido. O aumento do teor de piridina acompanhou o aumento na
taxa de remoção (400 °C = 3,7% e 600 °C= 41,5% de retenção). A 800 °C não houve
inserção de grupos nitrogenados devido a evolução prévia dos grupos carboxílicos
(≤600 °C), porém, tivemos um aumento na área superficial (1034 m2
/g), no pHPCZ (3,4) e a maior taxa de remoção (59,8%). O delineamento central composto de face
centrada indicou a dosagem ideal (2,0 g/L) para remoção de nitrato (3,0-30,0 mg/L
NO3
-
) por CG01-NH3-600 ou CG01-NH3-800. Estudos de cinética e isotermas de
adsorção demonstraram que os adsorventes CG01-NH3-600 (Qmax = 1,18 mg/g) e
CG01-NH3-800 (Qmax = 2,45 mg/g) atingem o equilíbrio em 60 minutos com preferência
pelo mesmo modelo cinético (Pseudo -segunda ordem), mas modelos isotérmicos
diferentes (Langmuir e Freundlich, respectivamente). A adsorção foi governada por
mais de um processo em ambos os adsorventes, incluindo possivelmente ligações de
hidrogênio, interação eletrostática, complexação e troca iônica. Alternativamente, a
amonização (800 °C) aplicada a um carvão comercial (CCC -> CC-NH3-800), que não
apresentou capacidade de adsorção de nitrato, gerou uma resposta de 1,10 mg/g NO3
- (5,0 mg/L NO3 - ; 300 rpm por 60 min; 23 °C; pH = 5,5). A amonização (30% NH3)
mostrou-se uma etapa essencial para gerar capacidade de adsorção de nitrato e
aumentar o teor de nitrogênio de um material que contém a presença prévia de grupos
ácidos oxigenados (carboxílicos), o que abre portas para o estudo desses materiais
não apenas como adsorventes, mas também como fertilizantes (fontes de nitrogênio).