Preparación y caracterización de carbón activado granular obtenido a partir de cuesco de palma africana (Elaeis Guineensis) para la adsorción de CO2

Abstract

Uno de los problemas ambientales de importancia en las últimas décadas ha sido la contaminación del aire, ya que las principales causas que originan dicha contaminación se generan principalmente por actividades de tipo industrial, domesticas, comerciales y agropecuarias. Dichas actividades han incrementado la cantidad de CO2 liberado a la atmósfera y por ende los efectos que produce sobre el cambio climático, que enfatiza la importancia en procesos orientados a su captura. La preparación de nuevos sólidos porosos con mejores propiedades para la adsorción de dióxido de carbono, es un campo de trabajo a tener en cuenta y constituye el propósito de este trabajo de tesis de maestría que consiste en la preparación y caracterización de sólidos carbonosos de tipo granular preparados por activación química. En este trabajo se obtuvieron carbones activados por activación química del cuesco de palma africana (Elaeis Guineensis) con soluciones de cloruro de magnesio y cloruro de calcio a diferentes concentraciones. Los materiales preparados se caracterizaron textural y químicamente. Con base en los resultados obtenidos se seleccionó el carbón activado con los mayores valores de área superficial y volumen de poro para evaluar la adsorción y afinidad por el CO2. Los carbones activados obtenidos presentan áreas superficiales y volúmenes de poro con valores entre 10 y 501 m2g-1 y 0,01 y 0,29 cm3g-1 respectivamente. Los valores de las entalpías de inmersión de los sólidos en agua se encuentran entre -7,4 y -42,3 Jg-1, en benceno entre -13,9 y -38,6Jg-1 y en ciclohexano entre -6,4 y -24,2 Jg-1. Los resultados muestran que la activación con las sales MgCl2 y CaCl2 producen carbones activados con poros en el rango de los mesoporos que facilitan la entrada de la molécula de interés al interior del material. Se realizó la caracterización de la acidez y la basicidad total de los carbones activados obteniendo valores entre 18 y 263 μmolg-1 y 123 y 1724 μmolg-1 respectivamente, también se determino el pH en el punto de carga cero, pHPCC y los espectros infrarrojo (DR-FTIR). La adsorción de CO2 muestra que para el conjunto de los carbones activados los preparados a 1073 K presenta una mayor adsorción con un valor para una cantidad adsorbida de CO2 a 273 K y 1 bar entre 66 cm3CO2 g-1.

Abstract. The major environmental problems in recent decades has been the air contamination, as the main causes of such pollution is mainly generated by industrial, domestic, commercial and agricultural type activities. These activities have increased the amount of CO2 released into the atmosphere and therefore the effects that climate change, which emphasizes the importance in processes designed to capture. The preparation of new porous solids with better properties for the adsorption of carbon dioxide is a labor camp to consider; and that is the purpose of this master's thesis consisting of the preparation and characterization of solid carbonaceous granular type prepared by chemical activation. In this work, activated carbons were obtained by chemical activation cuesco palm (Elaeis guineensis) with solutions of magnesium chloride and calcium chloride at different concentrations. The materials prepared were characterized textural and chemically. Based on the results the activated carbon with higher values of surface area and pore volume was selected to evaluate the adsorption and affinity for CO2. Activated carbons have surface areas and pore volumes with values between 10 and 501 m2g-1 and 0.01 and 0.29 cm3g-1, respectively. The values of the immersion enthalpies of solid in water are between -7.4 and -42.3 Jg-1 in benzene in a range between -13.9 and - 38.6 Jg-1 and cyclohexane ranges between -6.4 and -24.2 Jg-1 the results show that activation with the salts MgCl2 and CaCl2 produce activated carbons with pores in the range of mesopores that facilitate entry of the interest molecule into the material. Characterization of total acidity and basicity of the activated carbons were realized obtaining values between 18 and 263 μmolg-1 and 123 and 1724 μmolg-1 respectively, the pH at the point of zero charge and the infrared spectra pHPCC (DR- FTIR) were also determined. The CO2 adsorption shows that for all activated carbons prepared at 1073 K have a higher adsorption with a value for the CO2 amount adsorbed at 273K and 1 bar between 66 cm3 mg CO2 g-1.