ABSTRACT
Resumen En el presente estudio se muestra la producción de carbón activado a partir de la biomasa residual generada en la producción de palma de aceite, fibra (F) y cáscara (C). Se realizó activación química con ZnCl2 y se evalúo la capacidad de remoción de azul de metileno (AM) para diferentes concentraciones (50, 100 y 150 mg/L). Los resultados mostraron un buen desarrollo de poro por dicho método de activación, con áreas superficiales de 835,3 m2/g para la fibra activada (FA) y 575,1 m2/g para la cáscara activada (CA). Se encontró un buen ajuste de los datos experimentales al modelo cinético de pseudo segundo orden y a las isotermas de Langmuir y Freundlich con capacidades máximas de adsorción de 763,4 y 724,6 mg/g para FA y CA, respectivamente.
Abstract The production of activated carbon from residual biomass generated in the production of oil palm, fiber (F) and shell (C) was studied. The chemical activation was done using ZnCl2 and the adsorption capacity of methylene blue (AM) at different concentrations (50, 100, and 150 mg/L) was evaluated. Results showed a good development of pore with surface areas of 835.3 m2/g for activated fiber (FA) and 575.1 m2/g for activated shell (CA). A good fit of the experimental data with the pseudo second order kinetic model and with Langmuir and Freundlich isotherms models was found. In addition, maximum adsorption capacities of 763.4 and 724.6 mg/g for FA and CA were found, respectively.
Resumo No presente estudo e mostrada a produção de carvão ativado a partir da biomassa residual gerada na produção de fibra de palmeira de óleo (F) e casca (C). A ativação química foi realizada com ZnCl2, foi avaliada a capacidade de remoção do azul de metileno (AM) para diferentes concentrações (de 50, 100 e 150 mg/L). Os resultados mostraram um bom desenvolvimento do poro pelo método de ativação estudado para com áreas de superfície de 835,3 m2/g para a fibras activada (FA) e 575,1 m2/g para a casca activada (CA). Foi encontrado um bom ajuste dos dados experimentais ao modelo da cinética de pseudo segunda ordem e a isotermas de Langmuir e Freundlich com capacidades máximas de adsorção de 763,44 e 724,6 mg/g para a FA e CA, respectivamente.
ABSTRACT
Se preparan carbones activados por activación química de residuos de llantas con soluciones acuosas de diferente concentración de dos activantes químicos (H3PO4 y KOH) y por activación física con CO2. Los carbones activados caracterizados por determinación de isotermas de adsorción de N2 a 77 K, que muestran la forma típica de estructuras mesoporosas, que permiten calcular el área superficial específica para los carbones activados obtenidos que presentaron valores entre 25,4 y 157,3 m²g-1. Las entalpías de inmersión de los carbones activados en benceno y agua se encuentran entre 3,12 y 27,6 Jg-1 y 9,81 y 30,6 Jg-1, respectivamente, y muestran el tipo de interacciones superficiales que pueden tener los sólidos porosos obtenidos con diferentes adsorbatos. Se encontró un comportamiento lineal directamente proporcional para la relación entre el volumen de microporo y el área superficial, y una relación de segundo orden entre el área superficial y la entalpía de inmersión en benceno. De acuerdo con las condiciones de preparación se obtienen sólidos porosos adecuados para la adsorción de compuestos en fase líquida dado su mayor volumen de mesoporos.
Activated carbons are prepared by chemical activation from waste tire with aqueous solutions at different concentrations of two activating agents-H3PO4 and KOH--and by physical activation with CO2. The activated carbons are characterized by the determination of adsorption isotherms N2 at 77 K, which show the form typical of structures mesoporous and allow calculating the surface specific area, for the activated carbons obtained that presented values between 25,4 and 157,3 m²g-1. The immersion enthalpies of the activated carbons in benzene and water present values that are between 3,12 and 27,6 Jg-1 and 9,81 and 30,6 Jg-1, respectively, and show the surface interactions type that can have the porous solids obtained with different adsorbates. A directly linear proportional behavior for the relation between the micropore volume and the surface area, and a relation of the second order between the surface area and the immersion enthalpy in benzene were found. In agreement with the conditions of preparation, the solid porous obtained are adapted for the adsorption of compounds in liquid phase because of its major mesoporous volume.
Se preparam carvões ativados por activação química de resíduos de llantas com soluções acuosas de diferente concentração de duas activantes químicos (H3PO4 e KOH), e por activação física com CO2. Os carvões ativados se caracterizam por determinação de isotermas de adsorção de N2 a 77 K, que mostram a forma característica de estruturas mesoporosas, permitem calcular o área superficial específica para os carvões ativados obtidos que apresentaram valores entre 25,4 e 157,3 m²g-1. As entalpías de imersão dos carvões ativados em benzeno e água, encontram-se entre 3,12 e 27,6 Jg-1 e 9,81 e 30,6 Jg-1, respectivamente e mostram o tipo de interações superficiais que podem ter os sólidos porosos obtidos com diferentes adsorbatos. Encontrou-se um comportamento linear diretamente proporcional para a relação entre o volume de microporo e o área superficial e uma relação de segundo ordem entre o área superficial e a entalpía imersão em benzeno; de acordo ás condições de preparação se obtêm sólidos porosos adequados para a adsorção de compostos em fase líquida dado seu maior volume de mesoporos.
ABSTRACT
En este trabajo se presentan los resultados obtenidos de la calorimetría de inmersión en benceno sobre monolitos de carbón activado tipo disco y panal, que se obtuvieron mediante activación química de cascara de coco con cloruro de zinc a diferentes concentraciones. Adicionalmente, las estructuras fueron caracterizadas por adsorción de N2 a 77 K. Las entalpías de inmersión determinadas se encuentran entre 73,5 y 164,2 Jg-1; con los datos de inmersión se calculó el área accesible y se comparó con el área obtenida mediante adsorción de N2 a 77K, encontrando una buena correlación. En todas las muestras se observó un aumento de la entalpía de inmersión en benceno con el área superficial, igualmente una disminución de la energía característica con el aumento del volumen de poro.
This work presents the results obtained from immersion calorimetry in benzene on activated carbon monoliths disc and honeycomb type that were obtained from coconut shell using chemical activation with zinc chloride at different concentrations. The structures were characterized by adsorption N2 at 77 K. The immersion enthalpies are between 73.5 and 164.2 Jg-1. Using immersion enthalpy data the accessible area was calculated and compared with the area obtained by N2 adsorption at 77K. A good correlation was found. In all the samples was observed an increase in the immersion enthalpy into benzene with the surface area. In addition there was a decrease in the energy characteristic with increasing pore volume.
Neste trabalho se apresentam os resultados obtidos da calorimetría de imersão em benzeno sobre monolitos de carvão ativado tipo disco e panal que se obtiveram mediante activação química de casca de coco com cloreto de zinco a diferentes concentrações. Adicionalmente as estruturas foram caracterizadas por adsorção de N2 a 77 K. As entalpías de imersão determinadas se encontram entre 73,5 e 164,2 Jg-1, com os dados de imersão se calculo o área acessível e se comparo com o área obtida mediante adsorção de N2 a 77K, encontrando uma boa correlação. Em todas as mostras se observo um aumento da entalpía de imersão em benzeno com o área superficial. Ademais se observou uma diminuição da energia característica com o aumento do volume de poro.
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.