Preparación de materiales porosos a partir de residuos de llantas por activación química y térmica. Comparación de sus propiedades fisicoquímicas y su capacidad de adsorción

Abstract

Se obtuvieron carbones activados mesoporosos por activación de residuos de llantas en dos condiciones de preparación: primero por activación química, con soluciones de diferente concentración de H3PO4. KOH, H2SO4 y por activación física con CO2. Se realizó un previo análisis termogravimétrico para conocer las temperaturas de degradación del material precursor. Los carbones activados fueron caracterizados por medio de isotermas de adsorción de nitrógeno a 77 K, difracción de rayos X, DRX, espectroscopía infrarroja, IR, calorimetrías de inmersión en ácido, base, benceno, hexano y agua, y titulaciones potenciométricas. Los sólidos porosos obtenidos fueron ensayados para evaluar su capacidad de adsorción de fenol y cobre desde soluciones acuosas en distintas concentraciones, realizando la respectiva isoterma y ajustando los datos experimentales a los modelos de Langmuir y Freundlich. Se obtuvieron carbones activados mesoporosos con valores de área superficial que se encuentran entre 25,4 y 648 m2 g-1, volúmenes de microporos de 0,009 a 0,213 cm3 g-1 y volúmenes de mesoporo de 0,114 a 1,167 cm3 g-1. Con respecto a la química superficial se encuentra un mayor contenido de grupos ácidos que básicos para todos los carbones activados. Las entalpías de inmersión en los diferentes solventes muestran que la mayoría de los carbones activados tienen carácter hidrofílico y una interacción mayor con la solución de HCl 0,1 M. Los resultados muestran que los carbones activados obtenidos a partir de llantas usadas con distintos tratamientos químicos permite la remoción de fenol y cobre.

Abstract. Mesoporous activated carbons were obtained by activation of waste tires in two conditions preparation: first one by chemical activation with solutions of different concentrations of H3PO4, KOH, H2SO4 and physical activation with CO2. A previous thermogravimetric analisys was carried out to find out about the degradation of the precursor material. Activated carbons were characteried through the nitrogen adsorption isothermals at 77 K, X ray diffraction, DRX, infrared spectroscopy, IR, immersion calorimetries in acid, base, bencene, hexane and water and potenciometric titulations. Porous solids obtained were tested to evaluate its adsorption capacity of phenol and copper from aqueous solutions at different concentrations, carrying out its respective isotherm and adjusting the experimental data to the Langmuir y Freundlich models. Activated mesoporous carbons with superficial area values that are between 25,4 y 648 m2 g-1, micropore volumes of 0,009 a 0,213 cm3 g-1 and mesopore values of 0,114 a 1,167 cm3 g-1. In regards to the superficial chemistry a higher content of acid groups can be found than the basic ones for all activated carbons. Immersion enthalpies in different solvents show that most of the activated carbons having hydrophilic character and higher interaction with HCl solution 0.1 M. The results show that the mesoporous activated carbons obtained from waste tires with different chemical treatments allow the removal of phenol and copper.