19)2016-1_beltrán cebreros_alexis gadiel
TRANSCRIPT
Operaciones Unitarias IIComparación de capacidad de adsorción y área de superficie del carbón activado preparado a partir del pericarpio y cubierta de la semilla de la fruta Jatropha curcas
Alexis Gadiel Beltran Cebreros 31 de Marzo del 2016
Comparación de capacidad de adsorción y área de superficie del carbón activado preparado a partir del pericarpio y cubierta de la semilla de la fruta Jatropha curcas
Revista: 2012 Sociedad Química de Etiopía Autores: O.F. Okeola*, E.O. Odebunmi y O.M. Ameen Departamento de Química de la Universidad de Ilorin, Ilorin, Nigeria Recibido el 17 de junio de del 2010; Revisado el 12 de diciembre de del
2011 Bull. Chem. Soc. Ethiop. 2012, Vol.26(No.2), 171-180.
Índice Resumen Introducción Experimentación Resultados y discusión Conclusiones
Resumen
Se uso KOH y NaCl como agentes de activación Se crearon 4 muestras de carbones activados: JPS, JPP, JCS y JCP Se determino la capacidad de adsorción basado en la adsorción de azul de
Metileno JPS sus propiedades fueron más eficientes al experimentar con el con
soluciones de azul de Metileno, Acido Acético y Permanganato de Potasio Se investigo el efecto de la masa del carbón activo utilizado, concentración
inicial del soluto, pH de solución Para el estudio de equilibrio en la adsorción se uso la isoterma de Langmui El pericarpio de la fruta tiene mayor capacidad de adsorción, tiene un área
de adsorción de 824–910 m2/g
Introducción
El proceso de adsorción se utiliza ampliamente como un método físico de separación eficaz con el fin para eliminar o reducir la concentración de una amplia gama de contaminantes disueltos en un efluente.
El carbón activado es un adsorbente muy conocido que ha sido utilizado de manera efectiva para la eliminación de un amplio espectro de contaminantes de aire, el suelo y los líquidos.
El proceso de activación es un cambio físico en el que la propiedad de adsorción del carbono primario se incrementa en gran medida y mejorado
Conceptos de interés
Para la preparación de carbón activado se ha utilizado muchos materiales carbonosos de origen animal, vegetal o mineral
Jatropha curcas es un arbusto robusto no comestible que pertenece a la familia Euphorbiaceae. En el contiene aceite que se usa para proyectos ecológicos (biodiesel), en algunos poblados usan la cubierta de la semilla para adsorber el cobre de aguas residuales y la cascara como un núcleo abierto gasificado
Experimentación
El fruto de Jatropha se recogió en diferentes ubicaciones en Ilorin metrópolis, Nigeria
El fruto y el pericarpio se seco para liberar la semilla Los productos químicos utilizados, incluyendo hidróxido de
potasio, cloruro de sodio, ácido acético, azul de metileno y permanganato de potasio fueron de grado analítico
El pH de la solución se ajustó al valor deseado con 0,1 M HCl y 0,1 M soluciones de NaOH.
La carbonización y activación El carbón activado se obtuvo por el método de activación
química El proceso de convertir de carbono se llevó a cabo por la
quema de un suministro limitado de aire en una cámara de combustión que permite una delgada nube de gases y productos volátiles a rezumar
El producto carbonizado se dejó enfriar a temperatura ambiente y se tamiza (75 mm tamiz de malla) .
Se purifica con una solución de 0,5 a 1,0 M de HCl, se lavó con agua y se secó en un horno (100 °C por 45 min)
El porcentaje de rendimiento del producto carbonizado era determinado a partir de la diferencia en el peso de la muestra cruda y carbonizada.
La activación se lleva a cabo en un horno de mufla utilizando KOH y NaCl
La muestra se mezcló con una solución de los agentes activadores de 0,5 a 1,0 M, se agitó y se calienta hasta que la formación de pasta.
Se colocó en un horno de mufla a 450 °C por 3 h, se dejó enfriar a temperatura ambiente, se lavó con agua y se secó a 120 °C por 30 min
Al final se molió y tamizó (185 micras del tamiz) y se mantiene en un desecador
Estudio de adsorción Se trabajó con 3 solutos; azul de metileno (MB), ácido acético
(AA) y permanganato de potasio (PP) se prepararon a partir de soluciones madre
Se añadió una cantidad conocida de muestra activado para cada una de las soluciones de los solutos en un matraz cónico, mezclados a fondo y se agitó durante 1 h, y después se filtró
La concentración de adsorción posterior de la solución de adsorbato fue determinado en el filtrado utilizando una técnica espectrofotométrica para MB y PP y se uso una solución estándar de NaOH en la determinación de la concentración de AA
El porcentaje de adsorbato eliminado se determinó con la ec:
% Adsorbato eliminado = (Ci – Cf) ÷ Ci x 100
Isoterma de adsorciónLa capacidad de adsorción se determinó usando la isoterma de adsorción de Langmuir para el modelado los datos de adsorción.
-Donde: X=cantidad de soluto adsorbida por unidad de masa de adsorbente Xm = Limitación de cantidad de adsorbato que se puede tomar (es decir, la cobertura de monocapa), C = concentración de equilibrio (M) de el adsorbato (el soluto) K = constante de equilibrio de adsorción (en relación con la temperatura y la naturaleza de los materiales en el sistema)
El área específica del carbón activado se estimó mediante la siguiente ecuación:
S = (Xm × NA × a)/MW-Donde:S(m2/g)=área de superficie específica del adsorbenteXm=Adsorción máxima monocapa (Langmuir constante) N=número de Avogadro a=área de la molécula de adsorción.
Resultados y discusión
La adsorción del tinte, azul de metileno, de naturaleza catiónica se utilizó para el estudio comparativo de la muestra de carbón activo producido, en las mismas condiciones de cantidad de adsorbente, en contacto con el tiempo, temperatura y pH.Tabla 1. Capacidad de adsorción, rendimiento de carbonización, ceniza y fijas de carbono contenido del carbón activado preparado a partir del pericarpio y cubierta de la semilla de la fruta Jatropha curcas
ND= No determinado
Efecto de la naturaleza de adsorbatosTabla 2. Efecto de la naturaleza del soluto en la adsorción en JPS en 27 °C
El carbón activado tiene una mayor afinidad por los adsorbatos orgánicos y por lo general, mayor sea el peso molecular del adsorbato mayor será la adsorción. Del mismo modo, alto peso molecular y baja solubilidad son los factores que influyen en la el rendimiento de carbones activados en agua.
Efecto de la cantidad de adsorbente en la adsorción
El aumento de la masa de adsorbente aumenta la superficie de contacto de las partículas adsorbentes es decir al aumentar la masa aumenta la eficiencia de adsorción pero llega un momento que se mantiene constante.
Efectos de la concentración
Figura 1. Efecto de la dosis de adsorbente en adsorbente.
Figura 2a. Efecto de la concentración inicial de KMnO4 en la adsorción.
La figura 2b. Efecto de la concentración inicial de azul de metileno en la adsorción.
La figura 2c. Efecto de la concentración inicial del ácido acético en la adsorción.
Efecto del pH sobre la adsorción MB
Figura 3. Efecto del pH sobre la adsorción de azul de metileno.
Isoterma de adsorción
La isoterma de adsorción muestra la distribución de las moléculas adsorbidas entre el adsorbente y la fase líquida cuando el proceso de adsorción alcanza un estado de equilibrio, proporciona una base para el sistema de adsorción.
Figura 4. isoterma de Langmuir de la adsorción de MB con el carbón activado JPS
Figura 5. isoterma de Langmuir de adsorción de ácido acético con el carbón activado JPS.
Tabla. Constantes de Langmuir y superficie estimada para la adsorción de ácido acético y azul de metileno adsorción sobre carbón activado Jatropha curcas (JPS).
Conclusiones
El uso del pericarpio y cubiertas de semilla de la fruta Jatropha curcas para preparación de carbón activado es un adsorbente eficaz.
El carbón activado preparado a partir del pericarpio activado con NaCl (JPS) se comprobó que su adsorción es más eficaz en una concentración de soluto más baja y gran cantidad de activado dosificación de carbono.
Se usa el modelo de Langmuir Es eficaz para eliminar sustancias inorgánicas y especialmente
orgánicas del agua y los efluentes en el preoceso de adsorción
“Gracias por su atención”