Preparación y caracterización de carbón activado obtenido a partir de residuos textiles de mezclilla

Abstract

El objetivo de este proyecto fue evaluar la producción de carbón activado obtenido a partir de residuos textiles de mezclilla compuestos de algodón, polyester y elastano mediante dos métodos, el primero de ellos mediante activación química con ácido fosfórico con pirolisis a dos pasos, manteniendo una temperatura de 300°C por 2 horas y posterior calentamiento a 500°C por una hora y un segundo método de activación con una mezcla de cloruro férrico y cloruro de zinc a temperatura de 400°C por una hora. Los carbones obtenidos se caracterizaron por medio de fisisorción de nitrógeno, microscopia de barrido electrónica, punto de carga cero (pHpzc), espectroscopia infrarroja y el método Boehm, además se evaluó su capacidad de remoción de anilinas comerciales en muestras sintéticas y reales de un efluente de tinción de lanas artesanal. Se encontró que el tratamiento del textil mediante las sales dio lugar a carbones con un área superficial de 439.77 m2/g y el tratamiento con el ácido fosfórico dio lugar áreas superficiales bajas menores a 5 m2/g, exponiendo, para ambos casos, carbones con tamaños de poro entre 2 – 50 nm. Las superficies exhibieron una mayor proporción de grupos ácidos (0.497 mEq/g y 0.553 mEq/g) con pHpzc de 3.9 para el carbón activado con las sales y de 2.1 para el carbón activado con el ácido, con presencia de enlaces O-H, señalando una distribución de cargas principalmente negativas en la superficie de los carbones. El tratamiento de las muestras sintéticas de anilinas comerciales con el carbón de mayor área superficial mostro una remoción máxima del 98% a los 120 minutos para el tono Azul victoria y del 82% para el tono Rojo puro demostrando su eficiencia en la remoción de colorantes básicos; para el caso de las muestras de agua reales mostro una remoción del 90% a los 150 minutos, estableciendo que estos residuos textiles pueden reaprovecharse en la misma industria que los genera, favoreciendo de esta manera una economía circular, mediante la reinserción de las prendas desechadas al ciclo de vida. (Texto tomado de la fuente).

The objective of this project was to evaluate the production of activated carbon from denim textile waste composed of cotton, polyester, and elastane by chemical activation by two methods. The first one was a two steps method with phosphoric acid with temperatures of 300 °C for 2 hours and 500 °C for an hour and the second method had an activation by a mixture of ferric chloride and zinc chloride at a temperature of 400 °C for one hour. The carbons obtained were characterized by nitrogen physisorption, scanning electron microscopy, point of zero charge (pHpzc), infrared spectroscopy, and the Boehm method. Finally, the ability to remove commercial anilines in synthetic and real samples from a staining effluent of handmade wool by the activated carbons was cheeked. It was found that the treatment of the textile by the salts gave rise to carbons with a surface area of 439.77 m2/ g and the treatment with phosphoric acid produced low surface areas of less than 5 m2/ g, exposing coals with pore sizes between 2 - 50 nm. The surfaces exhibited a higher proportion of acid groups (0.497 mEq/g and 0.553 mEq/g) with a pHpzc of 3.9 for the carbon activated with salts and 2.1 for the carbon activated with acid, with the presence of O-H bonds, indicating a distribution of mainly negative charges on the surface of the carbons. Treatment of synthetic samples of commercial anilines with the carbon with the highest surface area showed a maximum removal of 98% at 120 minutes for the Victoria Blue tone and 82% for the pure red tone, demonstrating its efficiency in the removal of basic colorants. In the case of real water samples, it showed removal of 90% at 150 minutes, establishing that this textile waste can be reused in the same industry that generates it. This favors a circular economy, through the reinsertion of discarded garments into the life cycle.