Juan Carlos Moreno Dr.Liliana Giraldo Dra.

Nelson Giovanny Rincon Silva

Figura 1 Representación esquemática de un carbón activado.Tomada de “Adsorción Física de gases y vapores por carbones”. (Martínez, M, 1990:27)

POROS DIMENSIONES

MICROPOROS Menores 2 nm

ESTRECHOS

0.7 nm

ANCHOS

0.7-2 nm

MESOPOROS Entre 2-50 nm

MACROPOROS Mayores 50 nm

Protección antiradiactiva en plantas nucleares

Soporte catalítico y catalizador

Separación de elementos metálicos

Purificación de plasma

sanguíneo

Purificación de grasas y aceites

Medicamento en la desintoxicación

Decoloración y mejora de bebidas

alcohólicas

Tratamientos de aguas residuales

Decoloración de licores de azúcar

Purificación del aire

Potabilización en el agua

(Remoción de olor, color,

sustancias químicas, bacterias)

Protección antiradiactiva en plantas nucleares

Soporte catalítico y catalizador

Separación de elementos metálicos

Purificación de plasma

sanguíneo

Purificación de grasas y aceites

Medicamento en la desintoxicación

Decoloración y mejora de bebidas

alcohólicas

Tratamientos de aguas residuales

Decoloración de licores de azúcar

Purificación del aire

Potabilización en el agua

(Remoción de olor, color,

sustancias químicas, bacterias)

Fenómeno de superficie que involucra la acumulación de sustancias sobre una

superficie o interfase

Fenómeno de superficie que involucra la acumulación de sustancias sobre una

superficie o interfase

Semilla-Eucalyptus globulus Labil

Eucalipto (Eucalyptus globulus)

Precursor (Material lignocelulósico)

Tiene 100 metros de altura y un diámetro de 2.5 metros.

Corteza externa de color café oscuro escamosa.

Corteza interna es lisa y café clara.

Especie propia de bosque húmedo montano bajo y bosque seco.

Eucalipto (Eucalyptus globulus)

Precursor (Material lignocelulósico)

Tiene 100 metros de altura y un diámetro de 2.5 metros.

Corteza externa de color café oscuro escamosa.

Corteza interna es lisa y café clara.

Especie propia de bosque húmedo montano bajo y bosque seco.

Fuente: Juan Carlos Moreno

Secado y trituración

Precursor: Eucalipto

Activación Química

Impregnación cloruro de zinc y acido sulfúrico (NaOH

– H3PO4)

Carbonización 550 º C

(N2)

10% m/V

25% m/V

ACA10

28% V/V

10% V/V

ACS10

ACS25

ACA28

Fuente: Autores

CarbónAB.E.T.

(m2 g-

1)

Ecuación D.R.

Vµporo

(cm3 g-1)

Vmesoporo

(cm3 g-1)

Vtotal

(cm3 g-1)

E0

(kJ mol-1)

ACA10 120 0,084 0,511 0,595 6,920ACA28 70 0,002 0,008 0,011 2,301ACS10 220 0,125 0,005 0,130 8,354ACS25 300 0,139 0,007 0,146 10,946

Tipos de grupos superficiales oxigenados en carbón activado.

Tomada y adaptada de “Rodríguez Reinoso, Año 2007.

CarbónAcidez Total

(meq g-1)

Basicidad Total

(meq g-1)pHPCC

ACA10 0,116 0,110 6,5ACA28 0,162 0,108 6,6ACS10 0,057 0,178 6,9ACS25 0,092 0,238 7,0

Fuentes: http://www.fespinal.com/espinal/llib/es141.pdf, geogalia.blogspot.com/2011/03/informacion-sob

Fuentes: informescontaminacion2010.blogspot.com/2010/0, http://radio.rpp.com.pe/cuidaelagua/files/2008/09/conta.jpg

Fuentes: informescontaminacion2010.blogspot.com/2010/0, http://radio.rpp.com.pe/cuidaelagua/files/2008/09/conta.jpg

CONTAMINANTE

S

CONTAMINANTE

S

Solventes

Aromático

s

Surfactant

esCompuesto

s

Fenólicos

Pesticida

s

Herbicida

s

Colorantes

Orgánicos

CONTAMINANTE

S

CONTAMINANTE

S

Solventes

Aromático

s

Surfactant

esCompuestos

Fenólicos

Pesticida

s

Herbicida

s

Colorantes

Orgánicos

FENOLManufactura de nylon

Antiséptico

Fungicida

Bactericida

Desinfectante

4-NITROFENOL 4-CLOROFENOL

Masa molecular: 139.1 g/mol Masa molecular: 128.6 g/molSolubilidad en agua: 1.7 g/L Solubilidad en agua: 27 g/LClasificación de Peligros NU: 6.1 Clasificación de Peligros NU:

6.1Pka: 7.15 Pka: 9.37Tamaño molecular: 6.84 x 4.17 Tamaño molecular: 6.47 x 4.17

Modelo de Langmuir

Modelo de Redlich-Peterson

Modelo de Dubinin-Raduskevich-Kaganer

Modelo de Freundlich

 Carbón

Langmuir FreundlichDubinin-

Raduskevich-Kaganer

Qmáx

mg g-1

K (L mg-1) R2

kf (mg1-1/n

L1/ng-1) 1/n R2 Qm DRK ES R2

ACA10 29,4 0,008 0,98 1,79 0,442 0,97 31,2 19,44 0,97

ACA28 21,7 0,008 0,98 1,64 0,387 0,97 22,2 17,78 0,97

ACS10 27,0 0,011 0,99 3,73 0,280 0,96 28,5 18,80 0,98

ACS25 55,5 0,010 0,98 2,84 0,436 0,97 48,5 19,44 0,98

 Carbón

Langmuir Freundlich Dubinin-Raduskevich-Kaganer

Qmáx

mg g-1

K (L mg-1) R2

kf (mg1-

1/n

L1/ng-1) 1/n R2 Qm DRK ES R2

ACA10 17,5 0,014 0,99 4,92 0,175 0,99 15,1 9,76 0,96

ACA28 27,0 0,005 0,99 1,06 0,453 0,97 18,5 10,35 0,90

ACS10 55,0 0,007 0,99 5,59 0,312 0,96 45,4 11,36 0,98

ACS25 137,0 0,031 0,98 21,97 0,285 0,99 122,8 12,57 0,84

Carbón

Langmuir FreundlichDubinin-

Raduskevich-KaganerQmáx

mg g-1

K(L mg-1)

R2kf (mg1-1/n

L1/ng-1)1/n R2 Qm DRK ES R2

ACA10 77,0 0,016 0,98 13,29 0,2440,99

56,5 21,14 0,90

ACA28 83,3 0,011 0,97 6,98 0,3670,99

75,3 17,78 0,95

ACS10 125,0 0,028 0,99 28,44 0,2160,96

101,6 22,36 0,93

ACS25 200,0 0,032 0,98 29,81 0,2800,98

155,5 20,20 0,93

pH de solución de los sistemas4-nitrofenol 4-clorofenol

6,5-7,1 6,9-7.76,7-7,0 6,1-6,4

Mecanismos de Adsorción: Interacciones - de dispersión: 4-clorofenol y 4-nitrofenol: anillo aromático paralelo a las capas grafenicas de la superficie del carbón

Grupos Nitro y Cloro: Desactivadores del anillo aromático, por tanto mejoran las interacciones .

Mecanismos de Adsorción: Formación de puentes de H

Grupo Nitro más hidrofóbicos que grupo Cloro

Mecanismos de Adsorción: Formación de complejos donadores-aceptores de e-.

Oxigeno grupo carbonilo de la superficie del carbón actúa como donador de e- y el anillo aromático del adsorbato actúa como aceptor.

4-NITROFENOL 4-CLOROFENOL

Solubilidad en agua: 1.7 g/L

Solubilidad en agua: 27 g/L

Tamaño molecular: 6.84 x 4.17

Tamaño molecular: 6.47 x 4.17

Poros extremadamente pequeños pueden ser inaccesibles para las moléculas de 4- nitrofenol (efecto tamiz molecular)

La parte interior de los poros no puede ser alcanzado debido a la obstrucción de las moléculas adsorbidas

Las moléculas no pueden ser compactadas en los poros debido a la introducción de grupos nitro

Se prepararon carbones activados mediante activación química, que varían sus propiedades fisicoquímicas, para las áreas superficiales aparentes se encontraron valores de 300 m2g-1 para la muestra ACS25 y del orden de 70 m2g-1 para ACA28, es decir mayores para los carbones activados con cloruro de zinc. Los carbones activados presentan valores para la adsorción de los derivados fenólicos del estudio de 55,5, 137,0 y 200,0 m2g-1 para fenol, 4-nitrofenol y 4-clorofenol respectivamente, aspecto relacionado directamente con la distribución de tamaños de poro, química superficial de las muestras y el pH de la solución.

Las isotermas de adsorción ajustan a los modelos utilizados, no obstante se obtiene un mejor ajuste en el modelo de Langmuir, de manera que se puede afirmar que la adsorción se presenta en sitios específicos localizados sobre la superficie del adsorbente y que posiblemente no exista interacción entre las moléculas de fenol adsorbidas adyacentes.

 La adsorción se favorece para los derivados monosustituidos respecto del fenol, porque la química superficial, las propiedades texturales de los carbones y la solubilidad de los compuestos favorecen la adsorción de derivados fenolicos sustituidos

Se analizaron los mecanismos de adsorción, donde se demuestra que la interacción de los electrones tiene un papel fundamental, por encima del mecanismo de formación de complejos donadores-aceptores de e-.

El adsorbato que más se retuvo en los carbones activados fue el 4-clorofenol, debido principalmente al bajo impedimento estérico del grupo cloro.

Este trabajo se realizó gracias al convenio entre la Universidad de los Andes y la

Universidad Nacional de Colombia, y a los departamentos de Química de las

Universidades mencionadas

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