Adsorción de Benceno, Hexano y Ciclohexano desde Fase Gas sobre Carbones Activados Granulares Modificados. Estudio entálpico y de equilibrio

Abstract

Se evaluaron los parámetros superficiales de cinco muestras de carbón activado tratadas térmica (723, 1023 o 1173 K) y químicamente (oxidación con solución de HNO3 6M), por medio de la adsorción física de gases de nitrógeno y benceno y la determinación de la entalpía de inmersión sobre benceno, empleando diferentes modelos. Se realizó una caracterización química de las muestras para evaluar el efecto de las modificaciones en la estructura porosa del sólido. A su vez, se determinaron isotermas de adsorción de benceno, ciclohexano y hexano desde fase gas sobre carbones activados granulares modificados de tipo microporoso. Se empleó la ecuación Dubinin-Radushkevich para calcular los parámetros de energía característica Eo y volumen de microporo Wo. Se obtuvieron entalpías de inmersión de los carbones activados en los solventes mencionados (solventes apolares) y en agua y etanol (solventes polares) y a partir de éstas, se calculó el producto EoWo por medio de la ecuación de Stoeckli y Kraehenbuehl. Posteriormente se realizó una correlación de EoWo obtenido por las dos técnicas y se establecieron relaciones con otras características del adsorbato tales como el tamaño molecular, el volumen molar y la constante dieléctrica. Se encontró que las modificaciones realizadas al sólido afectan los proceso de adsorción, viéndose favorecido por las modificaciones térmicas y restringido por los procesos de oxidación realizados para la modificación química. El adsorbato empleado que presentó los mayores valores para el producto EoWo fue el benceno, ya que es el que posee el menor tamaño molecular, menor volumen molar y mayor constante dieléctrica.

Abstract. Surface characterization by adsorption of gases (nitrogen, benzene) and immersion enthalpy determination (benzene) of five activated carbon samples that were treated by heating (723, 1023 or 1173 K) and oxidation with nitric acid 6M, using different models was developed. A chemical characterization of the samples to evaluate the effect of changes in the porous structure of the solid was performed. Besides, determination of gas phase adsorption isotherms of benzene, cyclohexane and hexane on the modified samples was developed. Dubinin-Radushkevich equation allowed to calculate the characteristic energy Eo and micropore volume Wo parameters. On the other hand, immersion enthalpies of activated carbon samples in the three solvents (apolar solvents) and water and ethanol (polar solvents) were determinated, the product EoWo was calculated through Stoeckli and Kraehenbuehl equation. Subsequently, a correlation of EoWo by both tecniques and other parameters such as molecular size, the molar volume and dielectric constant was established. It was found that modifications affect the solid adsorption process, increasing by temperature changes and restricted by oxidation processes performed for chemical modification. The adsorbate who showed the highest values for the EoWo product was benzene, because it is the one with the smaller molecular size, lower molar volume and higher dielectric constant.