Activación química de cuesco de palma africana (Elaeis Guineensis) con soluciones de sales metálicas en la preparación de carbones activados para la adsorción de CO2

Abstract

En este trabajo se obtuvieron carbones activados a partir de la activación química del Cuesco de Palma Africana (Elaeis Guineensis) con soluciones de nitrato cúprico, nitrato férrico, cloruro de magnesio y cloruro de calcio a cinco diferentes concentraciones. Los materiales preparados fueron caracterizados para evaluar sus propiedades físico-químicas. 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 3 y 1361 m2 g-1 , y entre 0,01 y 0,51 cm3 g-1 respectivamente. Los valores de las entalpías de inmersión de los sólidos en agua se encuentran entre -9,10 y -44,8 Jg-1 , en benceno entre -14,7 y - 181,3 Jg-1 , y diclorometano entre -17,3 y -186,5 Jg-1 . Los resultados muestran que la activación con las sales de MgCl2, CaCl2, Fe(NO3)3, Cu(NO3)2 producen carbones activados micromesoporosos con mesoporos amplios 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 0,097– 0,952 meqg-1 y 0,081– 1,648 meqg-1 respectivamente, también se determinó el pH en el punto de carga cero, pHPCC, los espectros infrarrojos (DR-FTIR) y SEMEDX. La adsorción de CO2 mostró valores que para el conjunto de los carbones activados a 273 K y 1 bar entre 88 - 255 mgCO2 g-1 . El estudio cinético evidenció que el modelo que mejor ajusto a los datos experimentales fue el modelo intraparticula para todos los sólidos obtenidos con coeficientes de correlación que oscilan entre 0,942-0,998.

Abstract: In this work activated carbons were obtained by chemical activation of the African Palm Shells (Elaeis Guineensis) with solutions of cupric nitrate, ferric nitrate, magnesium chloride and calcium chloride at five different concentrations. The prepared materials were characterized in order to evaluate their physico-chemical properties. Based on the results obtained, activated carbon was selected with the highest values of surface area and pore volume to evaluate the adsorption and affinity for CO2. The activated carbons obtained have surface areas and pore volumes with values between 3 and 1361 m2 g-1 and 0.01 and 0.51 cm3 g-1 respectively. The values of the immersion enthalpies of solids in water are between -9.10 and -44.8 Jg-1 , in benzene between -14.7 and -181.3 Jg-1 and dichloromethane between -17.3 and -186.5 Jg-1 . The results show that the activation with the salts of MgCl2, CaCl2, Fe (NO3)3, Cu(NO3)2 produce activated micro-mesoporous carbons with wide pore size distribution that facilitate the entry of the molecule of interest into the pores of these materials. The characterization of the acidity and the total basicity of the activated carbons was obtained, and the values ranging between 0,097– 0,952 meqg-1 and 0,081– 1,648 meqg-1 respectively, the pH was also determined at the point of zero charge, pHPCC, the infrared spectra (DR- FTIR) and SEM-EDX. The adsorption of CO2 showed values that for the set of carbons activated at 273 K and 1 bar between 88 - 255 mgCO2 g-1 . The kinetic study showed that the model that best adjusted the experimental data was the intraparticle model for all the solids which showed high coefficients of correlation between 0,942-0,998.