preparacion de carbones activados a partir de residuos de llantas. activacion fisica y quimica

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REVISTA COLOMBIANA DE QUÍMICA, VOLUMEN 40, nro. 2 DE 2011 269 Fisicoquímica e Inorgánica Rev. Colomb. Quím., 2011, 40(2): 269-282 1 Departamento de Química, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia. 2 [email protected] 3 Departamento de Química, Facultad de Ciencias, Universidad de los Andes. Bogotá, Colombia. PREPARACIÓN DE CARBONES ACTIVADOS A PARTIR DE RESIDUOS DE LLANTAS. ACTIVACIÓN FÍSICA Y QUÍMICA PREPARATION OF ACTIVATED CARBONS FROM WASTE TIRE. PHYSICAL AND CHEMICAL ACTIVATION PREPARAÇÃO DE CARVÕES ATIVADOS A PARTIR DE RESÍDUOS DE PNEUS. ACTIVAÇÃO FÍSICA E QUÍMICA Melina Cantillo Castrillón 1 , Liliana Giraldo 1,2 , Juan Carlos Moreno 3 Recibido: 25/05/11 – Aceptado: 05/09/11 RESUMEN Se preparan carbones activados por ac- tivación química de residuos de llantas con soluciones acuosas de diferente con- centración de dos activantes químicos (H 3 PO 4 y KOH) y por activación física con CO 2 . Los carbones activados caracteriza- dos por determinación de isotermas de adsorción de N 2 a 77 K, que muestran la forma típica de estructuras mesoporosas, que permiten calcular el área superficial específica para los carbones activados obtenidos que presentaron valores entre 25,4 y 157,3 m 2 g -1 . Las entalpías de inmersión de los carbones activados en benceno y agua se encuentran entre 3,12 y 27,6 Jg -1 y 9,81 y 30,6 Jg -1 , respectivamente, y muestran el tipo de interacciones superficiales que pueden tener los sólidos porosos obteni- dos con diferentes adsorbatos. Se encontró un comportamiento li- neal directamente proporcional para la relación entre el volumen de microporo y el área superficial, y una relación de segundo orden entre el área superficial y la entalpía de inmersión en benceno. De acuerdo con las condiciones de prepara- ción se obtienen sólidos porosos adecua- dos para la adsorción de compuestos en fase líquida dado su mayor volumen de mesoporos. Palabras clave: activación química, activación física, entalpía de inmersión, carbón activado, residuos de llantas. ABSTRACT Activated carbons are prepared by che- mical activation from waste tire with aqueous solutions at different concentra- tions of two activating agents–H 3 PO 4 and KOH–and by physical activation with CO 2 .

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    caRev. Colomb. Qum., 2011, 40(2): 269-282

    1 DepartamentodeQumica,FacultaddeCiencias,UniversidadNacionaldeColombia,Bogot,Colombia.2 [email protected] DepartamentodeQumica,FacultaddeCiencias,UniversidaddelosAndes.Bogot,Colombia.

    PREPARACIN DE CARBONES ACTIVADOS A PARTIR DE RESIDUOS DE LLANTAS. ACTIVACIN FSICA Y QUMICA

    PREPARATION OF ACTIVATED CARBONS FROM WASTE TIRE. PHYSICAL AND CHEMICAL ACTIVATION

    PREPARAO DE CARVES ATIVADOS A PARTIR DE RESDUOS DE PNEUS. ACTIVAO FSICA E QUMICA

    Melina Cantillo Castrilln1, Liliana Giraldo1,2, Juan Carlos Moreno3

    Recibido:25/05/11Aceptado:05/09/11

    ResumenSe preparan carbones activados por ac-tivacin qumica de residuos de llantasconsolucionesacuosasdediferentecon-centracin de dos activantes qumicos(H3PO4yKOH) y por activacin fsicaconCO2.

    Los carbones activados caracteriza-dos por determinacin de isotermas deadsorcindeN2a77K,quemuestranlaformatpicadeestructurasmesoporosas,que permiten calcular el rea superficial especfica para los carbones activados obtenidosquepresentaronvaloresentre25,4y157,3m2g-1.

    Las entalpas de inmersin de loscarbonesactivadosenbencenoyaguaseencuentran entre 3,12 y 27,6 Jg-1y9,81y 30,6 Jg-1,respectivamente,ymuestranel tipo de interacciones superficiales que puedentenerlosslidosporososobteni-doscondiferentesadsorbatos.

    Se encontr un comportamiento li-neal directamente proporcional para larelacinentreelvolumendemicroporoy el rea superficial, y una relacin de segundo orden entre el rea superficial y laentalpadeinmersinenbenceno.Deacuerdoconlascondicionesdeprepara-cinseobtienenslidosporososadecua-dosparalaadsorcindecompuestosenfase lquidadadosumayorvolumendemesoporos.

    Palabras clave: activacin qumica,activacin fsica, entalpade inmersin,carbnactivado,residuosdellantas.

    AbstRActActivated carbons are prepared by che-mical activation from waste tire withaqueoussolutionsatdifferentconcentra-tionsoftwoactivatingagentsH3PO4andKOHand by physical activation withCO2.

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    The activated carbons are characte-rizedbythedeterminationofadsorptionisotherms N2 at 77 K, which show theform typical of structures mesoporousand allow calculating the surface specific area, for the activated carbonsobtainedthat presented values between 25,4 and157,3m2g-1.

    The immersionenthalpiesof theac-tivated carbons in benzene and waterpresentvaluesthatarebetween3,12and27,6 Jg-1 and 9,81 and 30,6 Jg-1,respec-tively,andshowthesurfaceinteractionstypethatcanhavetheporoussolidsob-tainedwithdifferentadsorbates.

    A directly linear proportional beha-viorfortherelationbetweenthemicro-porevolumeandthesurfacearea,andarelationofthesecondorderbetweenthesurface area and the immersion enthal-pyinbenzenewerefound.Inagreementwith the conditions of preparation, thesolid porous obtained are adapted forthe adsorption of compounds in liquidphasebecauseof itsmajormesoporousvolume.

    Key words:chemicalactivation,phy-sical activation, immersion enthalpies,activatedcarbon,wastetire.

    Resumo

    Se preparam carves ativados por ac-tivao qumica de resduos de llantascomsoluesacuosasdediferentecon-centrao de duas activantes qumicos(H3PO4 e KOH), e por activao fsicacomCO2.

    Os carves ativados se caracterizampordeterminaodeisotermasdeadsor-

    odeN2a77K,quemostramaformacaractersticadeestruturasmesoporosas,permitem calcular o rea superficial es-pecfica para os carves ativados obtidos que apresentaram valores entre 25,4 e157,3m2g-1.

    Asentalpasde imersodoscarvesativadosembenzenoegua,encontram-se entre 3,12 e 27,6 Jg-1 e 9,81 e 30,6 Jg-1,respectivamenteemostramotipodein-teraes superficiais que podem ter os slidos porosos obtidos com diferentesadsorbatos.

    Encontrou-se um comportamentolinear diretamente proporcional para arelao entre o volumedemicroporo eo rea superficial e uma relao de se-gundo ordem entre o rea superficial e a entalpaimersoembenzeno;deacordoscondiesdepreparaoseobtms-lidosporososadequadosparaaadsorodecompostosemfase lquidadadoseumaiorvolumedemesoporos.

    Palavraschave: Ativao qumica,ativao fisica, entalpia de imerso, car-voativado,resduosdepneus.

    IntRoDuccInEl manejo y el control de los residuosslidosescadavezmsdifcildebidoalasgrandescantidadesproducidas.Entreestosmaterialesseencuentranlasllantasusadas,unmaterialcompuestoprincipal-menteporunamatrizpolimrica(copol-merobutadieno-estireno),cauchonaturalosinttico;materialesderellenocomoelnegrodehumo;yalgunosrefuerzoscomofibras de vidrio y acero (1). La degrada-cindelasllantasescomplejaporquesuestructuraqumica(2)impidesurecicla-

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    jeaplicandocalorparadarlesunanuevaforma, como sucede con los materialestermoplsticos. Sin embargo, por pirli-sisdelosresiduosdelasllantassepuedenobtenergases,lquidosyslidos,estosl-timos constituidos aproximadamente enun40%pornegrodehumo(3,4).

    Se han propuesto diferentes alterna-tivasparautilizarlasllantasusadas:ob-tencindecombustibles,precursoresdeproductosqumicos,recuperacindesusslidosderelleno,entreotros.Unproce-sotileselusodelosresiduosdellan-tasenlaproduccindecarbnactivadoporquesucomposicinqumicaconaltocontenidodecarbonolasconvierteenunbuenprecursorparaobtenerestetipodeadsorbentes(5).

    Lacomposicinqumicadelallantaque involucra la presencia de diferen-tes materiales (6) y su estructura fsica compacta dificultan el desarrollo de la porosidad del materialdebido a que elnegrodehumotieneunaestructurargi-daqueobstaculizalaaccesibilidaddelosagentes activantes al inhibir la reaccincon estos; en consecuencia, las llantasdeben ser carbonizadas inicialmente yluego activadas utilizandotemperaturassuperiores a 1273Ky tiempos de acti-vacin superiores a 5 horas. Estas con-diciones aumentan el costo del procesoparaobtenerundesarrollodeporosidadapreciable. En este artculo se proponetrabajar en condiciones moderadas (sincarbonizacinpreviaantesde laactiva-cinqumicaytiemposdeactivacindedoshoras)paraeldesarrollodelaporo-sidad y evaluar los carbones activadosobtenidosentalescondiciones(7,8).

    Lacapacidaddeadsorcindeloscar-bonesactivadosdediferentescompues-tosestdeterminadaporsuspropiedadesfsicas y qumicas. Para conocer estascaractersticasseaplicandistintastcni-cas;unadeestaseslaadsorcindegasesyvaporesen slidos,queesunade lasmsusadasparaelestudiodelatexturaporosa.Enlacaracterizacintexturaldeunslido,losparmetrospordeterminarson la superficie especfica, el volumen y la distribucin de tamao de poros(9,10).

    Tambinseempleantcnicasenerg-ticasenlacaracterizacindelosslidosporosos:porejemplo,lacalorimetradeinmersinseusaparaconocer,segnlascondicionestermodinmicasdeunsiste-ma, el calor producido cuando se poneencontactounslidoconunlquidodeinmersin,yportantolaentalpadelpro-ceso.Elefectotrmicodeestecontactocuandoelsolventeesnopolar,comoelbenceno,conelcualelslidonotienein-teraccionesqumicas,sepuederelacionarcon el rea superficial del slido median-temodelosquecombinanparmetrosdeadsorcinyenerga(11);cuandoelsli-dosesumergeenagua,laentalpaquesedeterminaserelacionaconlainteraccinespecfica con los sitios qumicos super-ficiales (12).

    Enesteartculoseexponecmopre-parar carbones activadosmediante acti-vacinfsicaconCO2adostemperaturasde activacin (1123 y 1223 K), y acti-vacinqumicaconsolucionesdecidofosfrico ehidrxidodepotasio adife-rentesconcentraciones,conigualtiempodeactivacinenlosdosprocesos,apartirderesiduosde llantasquesesometenacondiciones moderadas de preparacin

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    comoimpregnacindirectadelslidoenla activacin qumica y posterior trata-mientotrmicoa1123K

    mAteRIALes Y mtoDos

    Preparacin del carbn activado

    Lasllantasselimpianconaireapresinpara retirar slidos adheridos, luego secortan en pedazos de aproximadamen-te 40 cm, que se trituran en unmolinode cuchillas y se tamizan a un tamaoaproximadode10mm,pararealizarlosprocesosdecarbonizacinyactivacin.

    El slido triturado se divide en tresporciones:dosseactivanqumicamente,unaseimpregnaconsolucionesdeH3PO4con concentraciones 20, 40 y 60% p/p y laotraporcinseimpregnaconsolucio-nesdeKOHal20y40%p/p.Laimpreg-nacinconelagenteactivanteserealizadurante 48 horas, luego se seca en unamufla a una temperatura de 393 K por 24 horas(4).Estasmuestrasimpregnadassecarbonizanenunhornohorizontalaunavelocidaddecalentamientode10Kmin-1hastallegaraunatemperaturade1123K,quesemantienedurantedoshoras.Final-mentese lavanconaguadestiladahastaalcanzarunpHneutro.

    Paralaactivacinfsica,seemplealaterceraporcindelmaterialtrituradoquesecarbonizaa la temperaturademayorprdida de peso que refleja el anlisis ter-mogravimtricodelosresiduosde923Kdurante 2 horas; posteriormente se rea-liza la activacin con el agenteoxidan-teCO2a lamismacondicinde tiempoqueseusaenlaactivacinqumica,yados temperaturasdeactivacinde1123y1223K.

    Loscarbonesactivadosobtenidosconlascondicionesanterioressedenominancarbnactivadodellanta(CALL),segui-do de P, K, C, que se refiere al agente ac-tivante,solucindecidofosfrico,solu-cindehidrxidodepotasioyCdixidode carbono.A continuacin de estos secolocaelnmeroqueindicaelordenenlaseriedemenoramayorconcentracinotemperatura;porejemplo,elcarbnac-tivadoCALLP2 seobtiene al activar lallantaconsolucindeH3PO4al40%

    caracterizacin textural de los carbones activadosSe realiza la caracterizacin mediantela determinacin de la isoterma de ad-sorcindeN2a77KusandounequipoQuantachrome,Autosorb3-B.Elclculodevolumendemicroporoserealizapormedio del modelo de Dubinin-Radus-hkevich y el rea superficial se obtiene medianteelmodelodeBET(10).

    Determinacin de las entalpas de inmersinPara determinar el efecto trmico queproducelainmersindelcarbnactivadoenelsolvente,seusaunmicrocalorme-trodeconduccindecalorconunaceldacalorimtrica en acero inoxidable (13,14). En la celda se colocan 10mL delsolventequevaautilizarse,mantenidosen un termostato a 298K; se pesa unamuestradecarbnactivadodeaproxima-damente0,100gysecolocadentrodelaceldacalorimtricaenunaampolletadevidrio.Seensamblaelmicrocalormetro.Cuandoelequipoalcanzauna tempera-turadealrededorde298K, se iniciaelregistro de potencial elctrico de salidadelcalormetroporunperiododeaproxi-

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    madamente15minutostomandolecturasdepotencialcada20segundos.Luegoserompelaampolletadevidrio,seregistrael efecto trmico generado y se conti-nanlaslecturasdepotencialporaproxi-madamente15minutosms.Porltimo,secalibraelctricamente.

    ResuLtADos Y DIscusInEnlaTabla1seobservanlosrendimientosobtenidosen laactivacinde las llantasa distintas condiciones experimentales.Seobtienen rendimientosdeentreel32yel37%,convaloresmsaltosparalos

    slidos activados qumicamente con so-lucionesdeKOH.Laactivacinfsicaenlaquesehanempleadodostemperaturaspara el proceso tiene el mismo porcen-taje de rendimiento, alrededor de 32%,aunque las caractersticas de la superfi-cieseandiferentes (Tabla2).Los rendi-mientossoncomparablesalosobtenidosporEdward(15)encarbonesactivadosapartirdellantasporcarbonizacinypos-terior activacin qumica con H2SO4, yfsica conCO2 en tiempos entre 2 y 16 horas.Paratiemposentre2y4horas,seobtienen rendimientos de alrededor del35%,similaresalosdeestetrabajo.

    tabla 1.Condicionesdeactivacinqumicayrendimiento

    Activacin Qumica

    muestras Agente activante concentracin % % Rendimiento (gcac/100g llanta)

    CALLP1 H3PO4 20 34,8

    CALLP2 H3PO4 40 33,2

    CALLP3 H3PO4 60 35,6

    CALLK1 KOH 20 37,4

    CALLK2 KOH 40 35,9

    Activacin fsica

    muestras Agente activante temperatura(K)% Rendimiento (gcac/100g llanta)

    CALLC1 CO2 1123 32,0

    CALLC2 CO2 1223 31,9

    caractersticas de textura

    Lascaractersticastexturalesdeloscar-bonesactivadosobtenidossedeterminanpormediodelaisotermadeadsorcindenitrgenoa77K.EnlaFigura1seobser-vanlasisotermasdeadsorcinobtenidaspara algunos de los carbones activadospreparados:elcarbnactivadoCALLK2

    presentaelvalormsaltodereasuper-ficial; los carbones activados CALLP2 y CALLC2 tienen propiedades similares.LaisotermadeadsorcinparalamuestraCALLK2 es de tipo I segn la clasifica-cindelaIUPAC,caractersticadecar-bonesmicroporosos,enlosquelosporosse llenan a bajas presiones relativas enunprocesodeadsorcinfsicadegases

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    (16). Para este carbn activado se obtiene unacapacidaddeadsorcindealrededorde 60 cm3g-1. LasmuestrasCALLC2 yCALLP2tienenisotermastipoII,carac-tersticas de carbonesmesoporosos conun punto de inflexin en la curva, lo cual indica la formacin de una monocapa(17).Laformadelasisotermasindicalaobtencindeslidosporososconforma-cindemicroporos,enelprimercaso,y

    demesoporos,enelcasodelasmuestrasCALLC2yCALLP2.

    Los resultados obtenidos en las iso-termasrevelanquelosprocesosdeacti-vacin producen slidos con diferentescaractersticassegnelprecursorque,deacuerdo con reportes de otros trabajos,setratatrmicamenteantesderealizarlaactivacin(18).

    Figura 1.Isotermasdeadsorcinennitrgeno.

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

    P /P o

    CA LLC2

    CA LLK2CA LLP2

    Volu

    men

    STP

    (cm

    3 g-1)

    EnlaTabla2aparecenlascaracters-ticas texturales de los carbones activa-dos, los valores de rea superficial y de volmenesdemicroporosymesoporos.El anlisis de estos resultados sepuederealizar con respecto a cada uno de losagentesactivantes:paralasmuestrasac-tivadasconsolucionesdeH3PO4seobtie-nenslidosmesoporososconvolmenesdeentre0,35y0,40cm3g-1;laactivacinconsolucionesdeKOHindicaquelaso-lucindemayor concentracinproduceuna interaccinmayor con el precursor

    yunslidomicroporosoconunvalorderea superficial de 152 m2g-1.Cuandoseusalasolucindemenorconcentracin,elcarbnactivadoobtenidoesmesopo-roso,locualsepuedeexplicarporladi-ficultad de penetracin del activante en elprecursor.Esteresultadocontrastaconlos resultadosobtenidosporEvans (19)para un material carbonoso obtenido apartirdesacarosayKOHenelqueobtie-nenslidosesencialmentemicroporososy con valores de rea superficial superio-resa2000m2g-1.

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    tabla 2. Caractersticastexturalesyentlpicasdeloscarbonesactivados

    muestras sbet(m2g-1)

    Volumen de microporo

    (cm3g-1)

    Volumen de mesoporo

    (cm3g-1)

    -Hinmbenceno

    (Jg-1)

    -HinmAgua(Jg-1)

    CALLP1 71,2 0,018 0,35 5,67 13,6

    CALLP2 52,9 0,013 0,40 3,12 17,4

    CALLP3 52,9 0,019 0,36 11,4 19,9

    CALLK1 149,2 0,068 1,17 35,6 26,4

    CALLK2 157,3 0,070 0,01 26,2 31,3

    CALLC1 25,4 0,009 0,15 11,5 9,81

    CALLC2 58,1 0,020 0,44 21,4 16,5

    Enlaactivacinfsicaseobservaque,amayortemperatura,elCO2produceunaporosidadmayor.

    En la Tabla 2 se presentan los re-sultadosobtenidospara las entalpasdeinmersin de los carbones activados enbencenoyagua.Seobservaquelosva-loresmsaltoscorrespondenalasmues-trasactivadasconsolucindehidrxidodepotasio(CALLK)tantoparalascalo-rimetrasenaguacomoenbenceno.

    Con el propsito de apreciar el tipodeinteraccindelosadsorbentes,sesue-lenponerencontactoconlquidosdedi-ferentenaturaleza.Cuandolosvaloresdelasentalpasdeinmersindelosslidosenaguasonmayoresquelasentalpasdeinmersin en benceno, como ocurre eneste trabajo, loscarbonesactivadosconsolucionesdecidofosfricoydeKOHde40%sonhidroflicos,entantoqueloscarbonesactivadosobtenidosporactiva-cinfsicapresentanuncarcterhidrof-bico.Entrabajosdeanterioresdenuestrolaboratorio(20),loscarbonesactivadosapartirdematerialeslignocelulsicosporactivacinfsicasondecarcterhidrof-

    bico, comosucedeeneste trabajoa loscarbonesactivadosCALLC,preparadosconCO2poractivacinfsica.Estoindi-caquedichaactivacindisminuyelossi-tios polares en la superficie de los slidos porosos.

    EnlaFigura2serepresentanlostermo-gramasobtenidosporinmersinenbence-no de algunos de los carbones activadospreparados para cada unode los agentesactivantes, que tienen distintas reas su-perficiales. Se observa como aumenta el reabajo la curvadelpicogeneradoporel efecto exotrmico en la inmersin, elcualesproporcionalalcalortotalproduci-do;portanto,elcarbnactivadoCALLK1tiene el mayor valor para la entalpa deinmersin en benceno (-35,6 Jg-1).Lain-mersindecarbonesactivadosenunsol-ventenopolarproduceunefectotrmicorelacionadoconlainteraccindelsolventecon la superficie de los slidos; su inten-sidadesmayorcuandodichosslidossonmicroporosos, como se puede ver en lostrabajosdeStoeckli(21),queproponenlacaracterizacindecarbonesactivadospormediodetcnicascalorimtricas.

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    Figura 2. Termogramascaractersticosde lacalorimetrade inmersindecarbonesactivados,preparadosapartirderesiduosdellantasenbenceno.

    puedequedar incluidocomometafosfa-tosenlaestructuracarbonosa,loqueserefleja en valores mayores de rendimien-to,dealrededorde35%paralamuestraactivada a la concentracinms alta decidofosfrico(22).

    Para los carbones activados con so-lucionesdehidrxidodepotasio,elren-dimientodisminuyeconelaumentodelrea superficial, es decir, que una mayor porosidadproduceunaprdidademasamayorenelprecursoryhacequeelren-dimientoseamenor.

    Los carbones activados por activa-cinfsicatienenelmismovalorderen-dimiento:32%,paralasdostemperaturasdeactivacinde1123y1223K,perounrea superficial mayor para el carbn ac-tivadoobtenidoalatemperaturamsaltaconcaractersticasmesoporosas.

    -0,00001

    0,00001

    0,00002

    0,00003

    0,00004

    0,00005

    0,00006

    0,00007

    0,00008

    0 500 1000 1500 2000Tiempo (s)

    E(m

    V)

    CALLK1CALLP1

    CALLC2

    Una vez preparados los carbonesactivadosapartirderesiduosdellantasencondicionesqueincluyentiemposdeactivacin de 2 horas y sin carboniza-cinpreviaparalaimpregnacinqumi-ca, se determinan sus propiedades su-perficiales para analizar los resultados de acuerdo con dichas condiciones depreparacin.As,seestableceunarela-cin (Figura 3) entre el rendimiento yel rea superficial , aunque se haya ano-tadoquelosporcentajesderendimientoson similarespara los carbones activa-dosobtenidos.

    El valor de rea superficial de dos de loscarbonesactivadosconcidofosfri-coesigual.Elcarbnqueseactivaconlasolucindemenorconcentracintienerea superficial mayor, con redimientos entre33y35%,debidoaque,enlaac-tivacin con cido fosfrico, el fsforo

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    Figura 3. Relacin entre el rea superficial BET de los carbones activados y el rendimiento obte-nidoensupreparacin.CALLP(p),CALLC(n)yCALLK(t).

    Figura 4. Relacion entre la entalpa de inmersin y el rea superficial de los carbones activados enbenceno.

    30

    32

    34

    36

    38

    0 50 100 150

    Ren

    dim

    ient

    o(%

    )

    SBET (m 2 g-1)

    y = 0.0017x 2- 0.154x + 13.838R 2 = 0.6608

    0

    10

    20

    30

    40

    0 50 100 150

    SBET (m2 g-1)

    -H

    inm

    benc

    eno

    ( Jg-

    1 )

    La Figura 4 indica la relacin entrelaentalpiadeinmersindeloscarbonesactivadosenbencenoenfuncindelreasuperficial, cuyos valores tienen una alta dispersin entre s, reflejada en el coefi-ciente de correlacin R2 de 0,6608. Se

    apreciauncomportamientocrecientedelaentalpadeinmersindeloscarbonesactivadosenbencenoconrespectoalau-mento del area superficial BET, que se ajustaaunaecuacindesegundoorden.Estosepuedeexplicarporlamismanatu-

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    ralezaporosadeloscarbonesactivados,queno es en esenciamicroporosa (23).Seobservaquelaentalpadeinmersinen benceno de los carbones activadosCALLKyCALLCesproporcionalasusreas superficiales, a diferencia de la en-talpadelasmuestrasCALLP,enlascua-

    leselcalordeinmersinesmenorapesarde tener un rea superficial BET mayor quelasmuestrasactivadasconCO2.Estecomportamientopuedeserexplicadoporla obstruccin parcial de la estructuradelcarbnactivadoconacido fosfrico(24).

    Figura 5. Relacin entre el area superficial BET y el volumen de microporo.

    VCALLP(p),VCALLC(n)yVCALLK(t).

    0,000

    0,020

    0,040

    0,060

    0,080

    0 50 100 150

    SBET (m2 g-1)

    y = 0,0005 -0,0097R = 0,9677

    x2

    Volu

    men

    STP

    (cm

    3 g-1)

    EnlaFigura5seobservaque lare-lacin entre el volumen de microporode los carbones activados, obtenidaporel modelo Dubinin-Radushkevich, convalores bajos entre 0,01 y 0,07 cm3g-1,correlacionademaneralinealconelreasuperficial obtenida por el modelo BET. Esta relacin tiene un coeficiente de co-rrelacin de 0,9677, que indica la disper-sinentrelosparmetros,lacualsedebeaquelapreparacinexperimentaldelosslidosesdiferente.

    La relacin revela que el desarrollode rea superficial y de microporos influ-yeenlacapacidaddeadsorcindenitr-genoyenlaintensidaddelainteraccinenergtica con el benceno.Un compor-tamientosimilaralanteriorseestablecepara la relacin del rea superficial con elvolumendemesoporoscuyosvaloressonmayoresquelosdelvolumendemi-croporosparalamayoradeloscarbonesactivadospreparados.Estopermitedecirquelosslidossonmesoporosos.

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    Figura 6.Relacinentrelaentalpadeinmersindeloscarbonesactivadosenbencenoyenagua.-HinmCALLP(p),-HinmCALLC(n) y -HinmCALLK(t).

    talpadeinmersindelosslidosenagua,lo que indica su carcter hidrfilico.

    concLusIonesEn las condiciones de preparacin pro-puestas en este artculo se obtuvieroncarbones activados con reas superficia-lesentre25,4y157,3m2g-1yvolumenesde mesoporo entre 0,01 y 1,17 cm3g-1,querepresentanundesarrolloenlasca-ractersticas superficiales. Esto indica queelmaterialprecursorgeneraslidosmesoporosos al ser activado en condi-cionesdebajostiemposdeactivacinysincarbonizacinpreviaenlaactivacinqumica.

    Se observa un mayor desarrollo demicroporosidad y de area superficial en

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    0 10 20 30 40

    -H

    inm

    agua

    (Jg-

    1 )

    -Hinm benceno ( J g -1)

    En la Figura 6 se observa la relacin entre las entalpas de inmersin de losslidosenbencenoyenagua.Seapre-cian dos tendencias: una de valores deentalpa de inmersin en agua ms al-tos, que corresponden a los carbonesactivados con cido fosfrico, y de lasmuestras que se activan con hidrxidode potasio enmayor concentracin. Laotratienevaloresmsbajosquecorres-ponden a lasmuestras activadas fsica-menteylaquetieneelmayorvolumendemesoporos.

    La tendencia general indica que alaumentarlaentalpadeinmersindeloscarbones activados en benceno tambinaumentalaentalpadeinmersindeestosenaguayqueloscarbonesactivadosob-tenidostienenmayoresvaloresparalaen-

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    los carbones activados por activacinqumicaconhidrxidodepotasio,cuyosvaloresmsaltosdeestosparmetrosseobtienen para la muestra CALLK2, de0,07cm3g-1,paraelvolumendemicropo-ro,y157,3m2g-1 para el rea superficial.

    Se determinaron las entalpas de in-mersin de los carbones activados enbencenoyagua,obteniendovaloresentre3,12 y 27,6 y 9,81 y 30,6 Jg-1, respecti-vamente.Estosresultadosindicanquelosslidossondenaturalezahidroflica.Larelacindirectamenteproporcionalentrelasentalpasdeinmersindelconjuntodecarbonesactivadosenbencenoyaguare-velaeldesarrolloconjuntodeporosydesitiosactivosenloscarbonesactivados.

    AGRADecImIentosLosautoresagradecenalConvenioMar-coentrelaUniversidaddelosAndesylaUniversidadNacionaldeColombia,yalActadeAcuerdoentrelosdepartamentosdeQumicadelasdosuniversidades.SeagradecealaDireccindeInvestigacinSedeBogotDIBdelaUniversidadNa-cional de Colombia, Proyecto 13764.

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