How does phosphoric acid interact with cherry stones? A discussion on overlooked aspects of chemical activation

Abstract

La fabricación de carbón activado (CA) se lleva a cabo ampliamente mediante el denominado método de activación química, en el que el sustrato de biomasa se pone en contacto con un agente químico impregnante antes de la etapa de carbonización. A pesar de que esta metodología se conoce desde hace mucho tiempo, hay muchas características que aún no se comprenden bien, en particular las relativas a los detalles de los mecanismos subyacentes que intervienen durante la interacción del agente activador con el precursor, y que finalmente conducen al desarrollo de la CA. Investigaciones anteriores llevadas a cabo en los laboratorios trataron del uso de huesos de cereza (CS) y ácido fosfórico, hacia ACs con estructuras porosas a medida, descubriendo que las variables experimentales de la etapa de impregnación eran cruciales para sus eventuales características. Así, los resultados obtenidos en aquel momento merecían una discusión más profunda, con el objetivo de desentrañar la verdadera naturaleza de aquellos hallazgos. Con tal propósito, los autores comentan más sobre el CS y el H3PO4 en metodologías de impregnación no convencionales, realizadas en los trabajos anteriores. En una investigación anterior se prepararon cuatro series de productos impregnados con H3PO4, utilizando una amplia gama de estrategias de impregnación, con el objetivo de controlar la carga de H3PO4 en el sustrato lignocelulósico. Aquí, con la captación de masa como principal, fue posible vincular la captación con los cambios químicos del H3PO4 de acuerdo con los conocimientos químicos esenciales. La ganancia de masa depende en gran medida del método de impregnación, y surgen conocimientos interesantes a partir de los cambios de masa del CS tras la impregnación.

The fabrication of activated carbon (AC) is widely carried out by the so-called chemical activation method, in which the biomass substratum is put in touch with an impregnating chemical agent prior to the carbonization stage. Even though this methodology is known for a long time, there are many features that are still poorly understood, particularly those regarding the details of the underlying mechanisms involved during the interaction of the activating agent with the precursor, eventually leading to the development of AC. Previous research conducted in the laboratories dealt with the use of cherry stones (CS) and phosphoric acid, toward ACs with tailored porous structures, finding out that the experimental variables of the impregnation stage were crucial for their eventual characteristics. Thus, the results obtained at that time deserved further discussion, with the aim at unraveling the true nature of those findings. With such purpose, the authors comment further on the CS and H3PO4 in non-conventional impregnation methodologies, performed in the previous works. Four series of H3PO4-impregnated products were prepared in a previous research, using a wide range of impregnation strategies, aiming at controlling the loading of H3PO4 on the lignocellulosic substratum. Herein, with the mass uptake as the main, it was possible to link the uptake with the chemical changes of H3PO4 in agreement with essential chemistry knowledge. Mass gain is strongly dependent on the impregnation method, and interesting insights arise on the basis of the mass changes of CS after impregnation.