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37)2016-1_Castro Acosta_Miguel Enrique

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Se presenta un estudio sobre la preparación, activación y caracterización de carbón activado a partir de corteza del árbol Gelam, originario de Malasia.

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  1. 1. OPERACIONES UNITARIAS 2 PREPARACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE CARBÓN ACTIVADO CON LA CORTEZA DE MADERA DE CAJEPUT (GELAM). MIGUEL ENRIQUE CASTRO ACOSTA 09/03/2016
  2. 2. Preparación y Caracterización de carbón activado con la corteza de madera de gelam. • Revista de ciencias analitícas de Malaysia. • Volumen 7 • Autor: Abdul halim Abdullah • Publicada el 06 de septiembre del 2000.
  3. 3. ÍNDICE • INTRODUCCIÓN • OBEJTIVO • PROCESO • CARACTERIZACIÓN DEL CARBON ACTIVADO • EXPERIMENTACIÓN • RESULTADOS Y DISCUSIÓN • CONCLUSIÓN
  4. 4. INTRODUCCIÓN • El carbón activado es un sólido negro que puede presentarse en forma granular o en polvo. • Es un material carbónico con una estructura porosa altamente desarrollada y un área específica grande. • La preparación de carbón activado con diferentes tamaños de poro se consigue usando procesos de activación químicos o físicos. • En activación física, la generación de porosidad es por la eliminación selectiva del carbono más reactivo en la estructura para su posterior gasificación. • En activación química la materia prima es mezclada con un químico como puede ser el ZnCl2 o el H3PO4, se carboniza y se lava.
  5. 5. INTRODUCCIÓN • Tras la descomposición térmica, el producto reacciona con el compuesto causando reducción de la materia volátil. • Después del lavado, se obtiene un material con una gran porosidad.
  6. 6. • Materia prima utilizada: corteza de árbol cajeput (Gelam). • Este árbol se encuentra en Malaysia • Es un árbol de tamaño mediano. • Se le conoce como árbol de corteza de papel. • Su corteza es blancuzca o gris claro. • Es una Fuente de combustible
  7. 7. OBJETIVO • Obtención de carbón activado a partir de la corteza de madera cajeput mediante el siguiente proceso.
  8. 8. PROCESO • Se cortó la corteza de cajeput en piezas pequeñas (0.5 – 1.0 cm de longitud) • Se lavó con agua destilada. • Se secaron en un horno a 120 °C en una noche. • Se tomó una muestra de 10 gramos de la muestra y se mezcló con 100 ml de solución de ZnCl2 en varias concentraciones (5 - 40 % w/w). • Se impregó la corteza a 70 oC en un baño de aceite hasta que se evaporó el exceso de agua. • La muestra impregnada fue secada a 120 °C
  9. 9. • Se colocó la muestra en un tubo de cuarzo y se insertó en un horno eléctrico tubular. • La carbonización se realizó a 500 °C bajo un flujo de N2 gaseoso por 3 horas seguido por un flujo de CO2 gaseoso por 1hora. • El carbón activado resultante fue lavado con una solución de HCl 0.05 M y después con agua destilada hasta que no se detectaron trazas de iones cloruro.
  10. 10. CARACTERIZACIÓN DEL CARBÓN • El carbón activado se caracteriza por: • Área superficial • Porosidad • Adsorción de yodo • Adsorción de azul de metileno • pH • Contenido de cenizas
  11. 11. CARACTERIZACIÓN DEL CARBÓN • Determinación de la adsorción de yodo: • 10 mililitros de HCl al 5% en peso agregados a 1 g de carbon activado se llevan a ebullición. • Enfriar a temperature ambiente • Añadir 100 ml de solución de yodo 0.1N. Se mezcla y se filtra. • Se titulan 25 ml del filtrado con tiosulfato de sodio 0.1 N con almidón como indicador. • Para determinar el poder del carbon activado: • Se usan 50 ml de azul de metileno a concentración 200 ppm. • Se agita por 30 minutos en un matraz Erlenmeyer que contiene 0.1 g de carbon activado y se filtra con una membrana. • El color de la solución fue comparado con el espectrofotómetro Shimadzu UV– 160A.
  12. 12. Prueba de adsorción a escala de laboratorio. Muestras de azul de metileno en diferentes concentraciones
  13. 13. CARACTERIZACIÓN DEL CARBÓN • Determinación del pH: • Hervir 100 ml de agua destilada en un matraz Erlenmeyer con 0.1 g de carbon activado por 5 minutos. • Diluir a 200 ml la solución y enfriar a temperatura ambiente. • Determinación de contenido de cenizas: • Calentar 0.1 g de carbón activado a 500 °C por 4 horas. • Enfriar en un disecador • Pesar muestra.
  14. 14. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 1. Impregnación Gráfica de rendimiento de carbón activado contra porcentaje en peso de ZnCl2. Punto óptimo: 15 % de ZnCl2. Rendimiento de 64%. %de rendimiento % en peso de ZnCl2
  15. 15. RESULTADOS Y DISCUSIÓN • Se impregnaron varis muestras de corteza a diferentes concentraciones de ZnCl2 • BET: 1200 g/m2 a 25 % w/w ZnCl2. • Langmuir: 1329 g/m2 a 15 % w/w ZnCl2 Áreasuperficial (m2/g) % en peso de ZnCl2 Diámetro (Å)
  16. 16. RESULTADOS Y DISCUSIÓN • Se reporta la temperatura pues juega un papel importante en la activación del carbono. • Las pruebas preliminares indican que a temperaturas de 500 – 600 °C por 3 horas se obtiene un carbón con un área superficial grande. • La cantidad de microporos y el área superficial varían por los siguientes parámetros: • Cantidad de agentes activadores • Temperatura de activación • Tiempo de reacción
  17. 17. ADSORCIÓN DE YODO Y DECOLORIZACIÓN DE AZUL DE METILO • La cantidad de yodo adsorbida aumentó con la impregnación de cloruro de zinc hasta alcanzar un máximo en 15% en peso. • La adsorción de yodo es también un indicador del área superficial. • El valor del azul de metileno es un indicador de adsorción para poros mayores a 1.5 nm de diámetro. • La adsorción del azul de metileno aumenta con la concentración de ZnCl2 hasta un máximo de 51 mg/g en 30 % en peso de ZnCl2.
  18. 18. PH Y CONTENIDO DE CENIZAS • Se midió el pH de la suspensión del carbono y el agua destilada. • El carácter ácido del carbón puede ser debido a la presencia de un grupo funcional ácido, como el carboxilo. • La activación aumenta el área superficial y la basicidad de la superficie. • La presencia de cenizas es indeseable pues afecta las propiedades mecánicas del carbón.
  19. 19. CONCLUSIÓN • La corteza de cajéput puede emplearse como materia prima en la preparación de carbon activado con alta área superficial. • El activador químico ZnCl2 ha desarrollado y creado la porosidad del carbon activado de manera efectiva.
  20. 20. • GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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