Carbonaceous adsorbents from polymers-rubber and plastic wastes for adsorption of methylene blue

Abstract

Se investiga el desarrollo de adsorbentes carbonosos (AC) a partir de restos de caucho de neumáticos (TR), botellas de plástico de poli(tereftalato de etileno) (PET) y una mezcla industrial de PP (plástico)-EPDM (caucho) (VR) para su uso en el tratamiento de la decoloración del agua. No sólo se utilizaron los tres materiales de partida por separado, sino también mezclas de dos y tres componentes en las proporciones de masa 50/50 y 75/12,5/12,5 para todos ellos. Los CAs se prepararon primero por tratamiento térmico de los materiales a 900°C durante 2 h en N2 y a 850°C durante 2 h en vapor, luego se caracterizaron por difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM), adsorción de N2 a -196°C, porosimetría de mercurio, espectroscopía FT-IR y medición del pH del punto de carga cero (pHpzc), y finalmente se probaron como adsorbentes de azul de metileno (MB) en solución acuosa. El rendimiento del proceso de preparación de CAs es significativamente mayor con TR y bastante similar con PET y VR. Aumenta o disminuye significativamente con las mezclas de materiales, presumiblemente debido a la interacción de VR con TR y PET durante dicho proceso. El uso de tales mezclas da lugar a mayores aumentos de la superficie y la porosidad. El SBET es de 675 m2-g-1 para la muestra preparada a partir de la mezcla 50/50 de PET y RV (M3), mientras que es de 248 y 100 m2-g-1 para los productos de la activación por separado de PET y RV en vapor. El pHpzc se sitúa entre 5,8 y 11,1. El efecto favorable también afecta al proceso de adsorción de MB. La constante cinética de pseudosegundo orden es de 2,69-103 g-mol-h-1 y la capacidad de adsorción de Langmuir es de 0,85-103 g-mol-h-1 para M3.

The development of carbonaceous adsorbents (CAs) from scrap tyre rubber (TR), poly(ethylene terephthalate) plastic bottles (PET) and an industrial PP (plastic)-EPDM (rubber) blend (VR) for use in the treatment of water discolouration is investigated. Not only the three starting materials separately, but also two- and three-component blends in the mass ratios of 50/50 and 75/12.5/12.5 were used for all of them. The CAs were first prepared by heat treatment of the materials at 900°C for 2 h in N2 and at 850°C for 2 h in steam, then characterised by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), adsorption of N2 at -196°C, mercury porosimetry, FT-IR spectroscopy and measurement of the pH of the zero charge point (pHpzc), and finally tested as adsorbents for methylene blue (MB) in aqueous solution. The yield of the preparation process of CAs is significantly higher with TR and quite similar to PET and VR. It significantly increases or decreases with material mixtures, presumably due to the interaction of VR with TR and PET during such a process. The use of such blends results in greater increases in surface area and porosity. The SBET is 675 m2-g-1 for the sample prepared from the 50/50 mixture of PET and VR (M3), while it is 248 and 100 m2-g-1 for the products of the separate activation of PET and VR in steam. pHpzc is between 5.8 and 11.1. The favourable effect also concerns the adsorption process of MB. The pseudo-second order kinetic constant is 2.69-103 g-mol-h-1 and the Langmuir adsorption capacity is 0.85-103 g-mol-h-1 for M3.