Preparación y caracterización de carbón activado de cáscara de coco. Aplicaciones en la adsorción de solutos en disolución acuosa

Abstract

Es muy probable, que la cáscara de coco fuera el primer material de partida empleado en la preparación de carbón activado para la utilización en el proceso de decoloración del azúcar. En la presente tesis doctoral, utilizando dicho material se pretende sobretodo estudiar la influencia del método de preparación en las propiedades físico-químicas (textura porosa, grupos funcionales superficiales y carácter ácido-base de la superficie) de los productos activados, para ello se procederá en primer lugar a la preparación de muestras de carbón activado por el método de activación química con ácido fosfórico, cloruro de zinc e hidróxido de potasio, y por el método de activación física en las atmosferas de aire, dióxido de carbono y vapor de agua. En los tratamientos de preparación se controla la proporción de impregnación y condiciones de calentamiento como la temperatura y el tiempo de calentamiento a la máxima temperatura. Los productos así preparados por estos métodos serán caracterizados, como suele ser habitual, mediante adsorción física de nitrógeno a -196 °C, porosimetría de mercurio, medidas de las densidades de helio y mercurio, microscopía electrónica de barrido, análisis elemental y del contenido de cenizas, espectroscopía de FTIR y medida del pH del punto de carga cero. A modo de aplicación, una serie de muestras seleccionadas- aquellas con las mejores propiedades texturales y químicas superficiales- serán ensayadas como adsorbentes de una serie de solutos en disolución acuosa con efectos pernicioso para el medio ambiente. Entre estos solutos se encuentran colorantes de origen industrial.

It is very likely that the coconut shell was the first starting material used in the preparation of activated carbon for use in the sugar decolorization process. In this doctoral thesis, using said material, it is intended above all to study the influence of the preparation method on the physical-chemical properties (porous texture, surface functional groups and acid-base character of the surface) of the activated products, for which we will proceed firstly to the preparation of activated carbon samples by chemical activation method with phosphoric acid, zinc chloride and potassium hydroxide, and by physical activation method in the atmospheres of air, carbon dioxide and steam. In the preparation treatments, the proportion of impregnation and heating conditions such as temperature and heating time at maximum temperature are controlled. The products were prepared by these methods had been characterized, as usual, by means of physical adsorption of nitrogen at -196 °C, mercury porosimetry, measurements of the densities of helium and mercury, scanning electron microscopy, elemental analysis and of the content of ash, FTIR spectroscopy and pH measurement of the point of zero charge. By way of application, a series of selected samples - those with the best superficial textural and chemical properties – have been tested as adsorbents of a series of solutes in aqueous solution with harmful effects on the environment. Among these solutes are dyes of industrial origin.