Modificación química de carbones activados y su efecto en la adsorción de compuestos Fenólicos

Abstract

Se realizó la impregnación de dos carbones activados comerciales, uno granular y otro pelletizado, con soluciones acuosas de ácido fosfórico (H3PO4), ácido nítrico (HNO3), cloruro de zinc (ZnCl2) e hidróxido de potasio (KOH) en concentraciones de 60% p/p. Los carbones así modificados se caracterizaron por acidez y basicidad total, determinación del pH en el punto de carga cero y espectroscopía FTIR. Los parámetros texturales tales como área BET, volumen y distribución de tamaño de poro se evaluaron por adsorción de N2. La capacidad de adsorción se determinó a partir de la elaboración de las isotermas desde solución acuosa de fenol y 2,4-dinitrofenol, y la posterior aplicación de los modelos de Freundlich, Langmuir, Prausnitz-Radke y Toth de los cuales se obtuvieron los mejores ajustes para Langmuir en el caso de adsorción de fenol, y Toth para la adsorción de 2,4-dinitrofenol. Los resultados obtenidos muestran que la impregnación de los carbones activados produce un aumento en la capacidad de adsorción de 2,4-dinitrofenol con respecto a los carbones de partida siguiendo el orden de H3PO4 HNO3 ZnCl2, en cuanto a la adsorción de fenol esta se ve favorecida por la impregnación con ZnCl2. Los resultados permiten concluir que la impregnación de los carbones post activación sin un posterior calentamiento, sigue generando modificaciones en su química superficial y estructura porosa.

Abstract. Two commercial activated carbons, one granular and other pelletized were impregnated with aqueous solutions of phosphoric acid (H3PO4) , nitric acid (HNO3), zinc chloride (ZnCl2) or potassium hydroxide (KOH ) in 60 % w/w concentrations under moderate temperature conditions (291 K). Textural parameters such as B.E.T. area, volume and pore size distribution were evaluated by N2 adsorption. The modified carbons were characterized for total acidity and basicity, pH at zero charge point determination and FTIR spectroscopy. Isotherms were determined in aqueous solution of phenol and 2,4-dinitrophenol and the experimental data were fitted to the Freundlich , Langmuir , Prausnitz - Radke and Toth models. Langmuir was the closest fit in the case of the phenol adsorption, and the Toth model in the case of 2,4-dinitrophenol adsorption. The results showed that impregnation of the activated carbons produced an increase in the adsorption capacity for 2,4-dinitrophenol relative to original activated coals in the order of H3PO4 HNO3 ZnCl2, with adsorption capacity values of 1.628, 1.489 and 0.949 mmol/g for granular activated carbons and 1.103, 1.014 and 0.858 mmol/g for pelleted forms respectively. Regarding the phenol adsorption, this was favored by ZnCl2 impregnation; the adsorption capacity was 3.614 mmol/g for the granular sample and 2.684 mmol/g for the pelletized sample. The results show that impregnation of activated carbon without further heating, nevertheless generates changes in its surface chemistry and porous structure.