ABSTRACT
Resumen En la presente investigación se prepararon sólidos porosos tipo carbón activado (CA) a partir de la activación química del cuesco de palma africana procedente de los cultivos de la región de la Guajira, Colombia, con soluciones de Fe(NO3)3 y Cu(NO3)2 con cambio en la concentración a dos diferentes temperaturas: 973 y 1073 K. Los sólidos adsorbentes preparados se caracterizaron para determinar sus propiedades fisicoquímicas y capacidades de adsorción de CO2. Los CA obtenidos presentan micro mesoporosidad con áreas superficiales entre 5 y 1300 m2g-1. Los valores con respecto al contenido de carbono fijo se encuentran entre 47,1 y 78,4%; los resultados evidencian que el proceso de activación tiene efectos sobre los parámetros texturales, composición elemental y proximal de los sólidos obtenidos. También se realizó la caracterización morfológica de la superficie de los materiales con SEM evidenciando la formación de mayor rugosidad en las muestras activadas a 1073 K, específicamente, los carbones activados con el nitrato cúprico; además, mediante EDX se cuantificó la presencia de algunos elementos. Los valores obtenidos de la adsorción de CO2 a bajas presiones se encuentran entre 80 y 250 mg•g-1, evidenciándose una mayor afinidad hacia los sólidos adsorbentes (MCu3 y MFe5).
Abstract In the present investigation, porous solids type activated carbon (CA) were prepared from the chemical activation of the African palm shells from the crops of the Guajira region, Colombia, with solutions of Fe(NO3)3 and Cu(NO3)2 with change in concentration at two different temperatures: 973 and 1073 K. The prepared adsorbent solids were characterized to determine their physicochemical properties and CO2 adsorption capacities. The CAs obtained present micro-mesoporosity with surface areas between 5 and 1300 m2g-1. The values with respect to the fixed carbon content are between 47.1% and 78.4%; the results show that the activation process has effects on the textural parameters, elemental and proximal composition of the solids obtained. The morphological characterization of the surface of the materials was also carried out with SEM, evidencing the formation of greater roughness in the samples activated at 1073 K, specifically, the activated carbons with cupric nitrate; furthermore, the presence of some elements was quantified by EDX. The values obtained from the adsorption of CO2 at low pressures are between 80 and 250 mg•g-1, showing a greater affinity towards adsorbent solids (MCu3 and MFe5).
Resumo Na presente investigação, sólidos porosos do tipo carvão ativado (CA) foram preparados a partir da ativação química do Cuesco de Palma Africana de lavouras da região de Guajira-Colômbia com soluções de Fe(NO3)3 e Cu(NO3)2 com alteração em concentração em duas temperaturas diferentes 973 e 1073 K. Os materiais preparados foram caracterizados para avaliar suas propriedades físico-químicas e capacidades de adsorção de CO2. Os (CAs) obtidos apresentam micro-mesoporosidade com áreas superficiais entre 5 e 1300 m g-1. Os valores com relação ao teor de carbono fixo estão entre 47,1 - 78,4%, os resultados mostram que o processo de ativação tem efeitos nos parâmetros texturais, composição elementar e proximal dos sólidos obtidos. A caracterização morfológica da superfície dos materiais também foi realizada com MEV, evidenciando a formação de maior rugosidade nas amostras ativadas a 1073 K, especificamente os carbonos ativados com nitrato cúprico, e a presença de alguns elementos foi quantificada por EDX. Os valores obtidos na adsorção de CO2 em baixas pressões estão entre 80-250 mg•g-1, mostrando uma maior afinidade para sólidos adsorventes (MCu3 e MFe5).
ABSTRACT
Una serie de diferentes monolitos de carbón activado fueron preparados a partir de cáscara de coco por medio de activación química con ácido fosfórico a diferentes concentraciones sin utilizar aglomerantes ni plastificantes. Al monolito que mayor área desarrolló se le impregnó vía húmeda con soluciones de Ni y Cu a diferentes relaciones molares. Las estructuras fueron caracterizadas por la adsorción de N2 a 77 K, y se exploró su morfología por medio de microscopía electrónica de barrido. Los materiales carbonosos obtenidos, níquel-cobre-monolito, fueron analizados por Reducción Térmica Programada (RTP). Los resultados experimentales indicaron que la activación con ácido fosfórico genera una microporosidad, con volúmenes de microporos entre 0,39 y 0,81 cm3g-1 y áreas superficiales entre 703 y 1450 m2g-1, y buenas propiedades mecánicas. Se muestra que tanto el cobre como el níquel se fijan al monolito y se interpretan los resultados de RTP respecto a cuándo se modifica su relación molar.
A series of different monoliths of activated carbon were prepared from coconutshell by means of chemical activation with phosphoric acid at different concentrations without using binders or plastificantes. The monolith that developed the biggest surface area was impregnated by humidic route with solutions of Ni and Cu at diferents molar relations. The structures were characterized by N2 adsorption at 77 K, and the morphology was explored by means of scanning electron microscopy. The carbonaceous materials obtained, Nikel-Copper-Monolithe, were analyzed by Thermal Programmed Reduction (TPR). The experimental results indicated that the activation with the acid generated a microporosity, with micropores volume between 0.40 and 0.81 cm3g-1 and surface areas between 703 and 1450 m2g-1, and a good mechanical properties. It shows that, both the copper and the nickel, are fixed to the monolith and TPR’s results are interpreted when these molar relation are modified.
Uma série de diferentes monolitos de carvão ativado foram preparados a partir de casca de coco por meio de activação química com ácido fosfórico a diferentes concentrações sem utilizar aglomerantes nem plastificantes. Ao monolito que maior área desenvolve se lhe impregno via úmida com soluções de Ni e Cu a deferentes relações molares. As estruturas foram caracterizadas pela adsorção de N2 a 77 K, e se exploro sua morfologia por meio de microscopía eletrônica de varredura. Os materiais carbonosos obtidos Níquel-Cobre-Monolito foram analisados por Redução Térmica Programada (RTP). Os resultados experimentais indicaram que a activação com ácido fosfórico gera uma microporosidad, com volumenes de microporos entre 0,39 e 0,81 cm3g-1 e áreas superficiais entre 703 e 1450 m2g-1, e umas boas propriedades mecânicas. Mostra-se que tanto o cobre como o níquel se fixam ao monolito e se interpretam os resultados de RTP com respeito a quando se modifica sua relação molar.