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22)2016-1_González Gómez_Fernando

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Se realizaron estudios de adsorción de fenol en bentonita tratada con sodio, adicionada con diferentes substancias. El efecto de la temperatura del sistema fué que disminuyó la adsorción del solulto. La isoterma de Freundlich modeló de manera adecuada los datos experimentales.

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  1. 1. Adsorción de fenol usando diferentes tipos de bentonita activada FERNANDO GONZÁLEZ GÓMEZ 7 DE ABRIL DEL 2016 Operaciones Unitarias II
  2. 2. Adsorción de fenol usando diferentes tipos de bentonita activada Sameer Al-Asheh, Fawzi Banat, Leena Abu-Aitah Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Ciencia y Tecnología de Jordania, P.O. Box 3030, Irbid 22110, Jordania Recibido el 20 de Junio del 2002; recibido en forma revisada 28 de Septiembre del 2002; aceptado 1 de Octubre del 2002
  3. 3. Índice 1. Introducción 2. Objetivos 3. Materiales y métodos 3.1 Adsorbente 3.2 Bentonita Tensoactiva Catiónica 3.3 Bentonita con pilarización de aluminio 3.4 Bentonita CTAB|Al (modificada) 3.5 Bentonita ciclohexano 3.6 Bentonita térmica 3.7 Experimentos de adsorción Batch 4. Resultados y discusión 4.1 Efectos de la concentración de los adsorbentes 4.2 Cinética del proceso de adsorción 4.3 Isotermas de equilibrio 4.4 Efecto de adición de sales 4.5 Efecto de la temperatura 4.6 Efecto del pH inicial 5. Conclusiones 6. Referencias
  4. 4. Introducción
  5. 5. Introducción Los fenoles son contaminantes comunes en aguas residuales generado del petróleo y petroquímicos, industrias de conversión de carbón y producción de fenol. Hay muchos métodos para remover el fenol de soluciones acuosas, como la adsorción, intercambio iónico, procesos de membrana, etc. Uso de materiales de arcilla naturales Bentonita – adsorbente de bajo costo y alta área superficial.
  6. 6. Objetivos
  7. 7. Objetivos 1. Determinar la habilidad para adsorber fenol desde soluciones acuosas usando bentonita activada físicamente y químicamente. 2. Comparar la eficiencia para remover fenol de la bentonita tratada con la bentonita natural. 3. Estudiar los efectos de diferentes parámetros operadores en estos procesos de adsorción, tales como la concentración inicial del material siendo adsorbido, temperatura, adición de sales y el valor del pH. Un análisis de difracción de rayos X para la bentonita natural y las activadas fue realizado con el propósito de explorar la naturaleza de sus
  8. 8. Materiales y métodos
  9. 9. Adsorbente La bentonita pura fue obtenida en forma de polvo de Suppilco Chemicals (UK) Enriquecida con una solución 1 M de NaCl y lavada varias veces con agua destilada hasta que quedó libre de cloruro. Verificación agregando AgNO3. Partículas solidas filtradas de la solución y secadas a 70°C Na-Bentonita
  10. 10. Bentonita Tensoactiva Catiónica Surfactante: Bromuro de hexadeciltrimetilamonio (CTAB) 𝐂𝐇 𝟑 𝐂𝐇 𝟐 𝟏𝟓 𝐍+ 𝐂𝐇 𝟑 𝟑 𝐁𝐫− Se agregó 20 g de bentonita de sodio a una solución de 200 ml 4% CTAB y se agitó mecánicamente durante 48 horas. Separación por filtración, lavado dos veces con agua destilada, secado a 70°C y almacenamiento. CTAB-Bentonita
  11. 11. Bentonita con pilarización de aluminio Se prepara una solución de policatión de hidroxialuminio 𝐀𝐥 𝟏𝟑 𝐎 𝟒 𝐎𝐇 𝟐𝟒 𝐇 𝟐 𝐎 𝟏𝟐 +𝟕 La Bentonita de hidroxialuminio fue preparada agregando lentamente 300 ml de hidroxialuminio a 15 g de bentonita de sodio con constante agitación. Separación por filtración, lavado con agua destilada, secado a 70°C y almacenamiento. Al-Bentonita
  12. 12. Bentonita CTAB|Al (modificada) Combinación de tratamiento de bentonita tratada con surfactantes y pilarización. Se adiciona CTAB por goteo a la mezcla de Al- Bentonita. Se agregan 300 ml de solución de esta solución a 15 g de Na-Bentonita y se mezcla durante 48 horas. Separación por filtración, lavado con agua destilada, secado a 70°C y almacenamiento. M-Bentonita (Bentonita modificada)
  13. 13. Bentonita ciclohexano Se reportó que la estructura cristalina de la bentonita era destruida cuando se agregaba ciclohexano aumentando la adsorción. La bentonita se sumergía en ciclohexano durante 24 horas. Después el sólido se separaba por filtración, se lavaba con agua destilada, se secaba a 70°C y se almacenaba. C-Bentonita
  14. 14. Bentonita térmica Tratamiento físico. Se calienta hasta 850°C la Na-Bentonita por 30 minutos en un horno y después se almacenaba. T-Bentonita (Bentonita térmica)
  15. 15. Experimentos de adsorción Batch Cierta cantidad de adsorbente fue transferido a botellas conteniendo 50 ml de solución de fenol para que la concentración final del adsorbente fuera 5 mg/ml. Las concentraciones de fenol fueron en el rango de 20-100 ppm. Se usó un agitador de temperatura controlada fue usado para agitar la mezcla a la temperatura deseada. Muestras de las soluciones se tomaron a determinados intervalos de tiempo para estudiar la cinética del proceso de adsorción. El adsorbente fue separado de las muestras por centrifugación (300 x g, 15 min) y luego se analizó el sobrenadante para concentración residual de fenol. Experimentos de adsorción fueron realizados a distintas temperaturas.
  16. 16. Difracción de rayos X El efecto de la adsorción de fenol por diferentes tipos de bentonitas tratadas en el espaciamiento interlaminar fue estudiado usando una técnica de análisis de la difracción de rayos X. Muestras cargadas con fenol que fueron tratadas con bentonita fueron preparadas. Después se prepararon las muestras orientadas permitiendo unas pocas de gotas de cada suspensión de secarse lentamente en una lámina de vidrio. Se analizaron las muestras orientadas usando un difractómetro de rayos X y se calculó el espacio interlaminar con la ley de Bragg: 2𝑑 sin 𝜃 = 𝑛𝜆 d= espacio interlaminar, θ= ángulo de difracción, λ= longitud de onda, n= diferenicas de trayectoria entre las ondas reflejadas
  17. 17. Resultados y discusión
  18. 18. Efectos de la concentración de los adsorbentes En contacto con una concentración inicial fija de fenol. 40 ppm, pH=7, T=25°C
  19. 19. Cinética del proceso de adsorción La relación entre el tiempo de contacto y la captación de fenol se indican en las siguientes gráficas: Bentonita modificada Al-Bentonita
  20. 20. CTAB-Bentonita T-Bentonita Captación de fenol en equilibrio para una concentración de 60 ppm
  21. 21. Difusión intraparticular Bentonita modificada T-Bentonita
  22. 22. Isotermas de equilibrio Se encontró que los isotermas de equilibrio se describían muy bien por el modelo linealizado de Freundlich: ln 𝑞 𝑒 = ln(𝑘 𝐹) + 1 𝑛 ln(𝐶𝑒) 𝑞 𝑒 es la captación de fenol a la concentración de equilibrio 𝐶𝑒 y 𝑘 𝐹 y 1 𝑛 son las constantes de Freundlich relacionadas con la capacidad de adsorción e intensidad de adsorción.
  23. 23. Efecto de adición de sales Se sabe que las sales tienen un efecto significante en los procesos de adsorción. Se usaron NaCl y KCl para investigar su influencia en la adsorción del fenol por bentonita modificada. Sales en un rango de .01-.5 M Concentración inicial del fenol en un rango de 20-80 ppm Concentración del adsorbente en 5 mg/l
  24. 24. Efecto de la temperatura Para estudiar la influencia de la temperatura en el proceso de adsorción, se utilizaron isotermas a 25, 35 y 45 °C para la bentonita modificada. La captación de fenol disminuye mientras se aumenta la temperatura.
  25. 25. Efecto del pH Se estudió la adsorción de fenol a varios niveles de pH Niveles de pH: 4, 7 y 12 Concentración de fenol: 20-80 ppm Concentración de adsorbente: 5 mg/ml
  26. 26. Bentonita modificada T-Bentonita
  27. 27. Conclusiones
  28. 28. Conclusiones M-Bentonita > Al-Bentonita > CTAB-Bentonita > T-Bentonita > C-Bentonita > Bentonita pura. El incremento de concentración de fenol resulto en un aumento en la captación de fenol. La adición de sales no tuvo efecto en la adsorción de fenol por la M-Bentonita. El incremento del pH inicial de la solución de fenol resultó en un incremento en la captación de fenol por la M-Bentonita, pero ningún efecto cuando se usó la T-Bentonita. Los resultados de los isotermas presentados fueron representados por el modelo Freundlich, el cual se ajusta a los datos experimentales razonablemente bien.
  29. 29. Gracias por su atención

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